Guia de TP Laboratorio_ 2010 - Facultad de Agronomía ...
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PAMPA<br />
FACULTAD DE AGRONOMÍA<br />
QUÍMICA GENERAL<br />
GUIA DE TRABAJOS PRÁCTICOS DE<br />
LABORATORIO<br />
Profesores Adjuntos: Lic. Estela Hepper<br />
Lic. Ana Urioste<br />
Jefe <strong>de</strong> Trabajos Prácticos: Lic. Carolina Castaño<br />
Ayudantes <strong>de</strong> Primera: Lic. Antonela Iturri<br />
Lic. Sofia Larroulet<br />
Ing. Agr. Pablo Olivieri<br />
Ayudante <strong>de</strong> segunda: Juan Bollini<br />
Año <strong>2010</strong>
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
ÍNDICE<br />
- Medidas básicas <strong>de</strong> seguridad en el laboratorio. 3<br />
- Higiene en el lugar <strong>de</strong> trabajo. 4<br />
- Recomendaciones para el aprovechamiento máximo <strong>de</strong> las<br />
activida<strong>de</strong>s a realizar en el laboratorio y obtener buenos<br />
resultados en las experiencias.<br />
- Trabajo práctico Nº 1. Reconocimiento y manipulación <strong>de</strong><br />
material <strong>de</strong> laboratorio: medición <strong>de</strong> volúmenes <strong>de</strong> líquidos y<br />
preparación <strong>de</strong> soluciones acuosas.<br />
- Trabajo práctico Nº 2. Medición <strong>de</strong>l volumen <strong>de</strong> un gas:<br />
aplicación en la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong>l contenido <strong>de</strong> carbonatos <strong>de</strong><br />
un suelo.<br />
- Trabajo práctico Nº 3. Determinación <strong>de</strong>l calor <strong>de</strong> reacción. 25<br />
- Trabajo práctico Nº 4. Equilibrio químico: efecto <strong>de</strong> la variación<br />
<strong>de</strong> temperatura y concentración <strong>de</strong> especies químicas que<br />
intervienen.<br />
- Trabajo práctico Nº 5. Equilibrio ácido-base: <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong><br />
pH mediante indicadores ácido-base y pH-metro.<br />
- Trabajo práctico Nº 6. Solubilidad-Equilibrio <strong>de</strong> solubilidad:<br />
Efecto <strong>de</strong> la variación <strong>de</strong> pH sobre la solubilidad <strong>de</strong> una sal en<br />
agua.<br />
- Trabajo práctico Nº 7. Espontaneidad <strong>de</strong> reacciones <strong>de</strong> óxido<br />
reducción – Pilas.<br />
- Bibliografía. 69<br />
2<br />
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32<br />
41<br />
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<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
MEDIDAS BÁSICAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO<br />
• Tener una actitud positiva hacia todo lo relacionado con la seguridad e<br />
higiene.<br />
• Asumir las prácticas <strong>de</strong> seguridad <strong>de</strong>l laboratorio como un hecho<br />
normal y permanente en el laboratorio.<br />
• Conocer los elementos <strong>de</strong> seguridad disponibles. Esto implica:<br />
Localizar salidas principales y <strong>de</strong> emergencia.<br />
Conocer la ubicación <strong>de</strong> materiales <strong>de</strong> protección básicos:<br />
extintores (matafuegos), duchas <strong>de</strong> seguridad, piletas, botiquín <strong>de</strong><br />
primeros auxilios, etc.<br />
• Prestar atención a las instrucciones precisas <strong>de</strong> los docentes a cargo<br />
<strong>de</strong>l trabajo práctico <strong>de</strong> laboratorio acerca <strong>de</strong> cómo actuar, qué utilizar,<br />
a quién dirigirse en caso <strong>de</strong> situaciones riesgosas (incendio, <strong>de</strong>rrames<br />
<strong>de</strong> sustancias, salpicaduras en ojos, ingestión <strong>de</strong> sustancias, etc).<br />
• Reportar todos los acci<strong>de</strong>ntes o inci<strong>de</strong>ntes peligrosos a los docentes a<br />
cargo.<br />
• Por seguridad personal:<br />
se <strong>de</strong>bería asistir al laboratorio con:<br />
Guardapolvo (no interesa el mo<strong>de</strong>lo o color).<br />
Cabello recogido.<br />
Calzado cerrado (no se permitirá el uso <strong>de</strong> sandalias).<br />
no <strong>de</strong>beríaasistir con pantalones cortos o bermudas.<br />
• Disponer <strong>de</strong> trapo rejilla para secar mesadas y piso en caso <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>rrames.<br />
• Encen<strong>de</strong>r los mecheros únicamente cuando la técnica o los docentes<br />
lo indiquen.<br />
• Si por acci<strong>de</strong>nte entra en contacto con la piel cualquier droga que se<br />
utilice, en especial ácidos y bases, inmediatamente lavar con<br />
abundante agua y avisar al Profesor.<br />
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<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
• No comer, beber, ni fumar. Reactivos tóxicos pue<strong>de</strong>n llegar a la boca a<br />
través <strong>de</strong> las manos o se pue<strong>de</strong> originar un incendio si algún reactivo<br />
que se está manipulando es inflamable.<br />
• Lavarse las manos antes y <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> cada experimento y al finalizar<br />
la clase <strong>de</strong> laboratorio.<br />
• No inhalar, probar u oler productos químicos y evitar el contacto con la<br />
piel y ojos.<br />
HIGIENE EN EL LUGAR DE TRABAJO<br />
• Mantener el lugar <strong>de</strong> trabajo limpio y seguro.<br />
• En caso <strong>de</strong> <strong>de</strong>rrames, limpiar inmediatamente.<br />
• Cerrar herméticamente los frascos <strong>de</strong> productos químicos <strong>de</strong>spués <strong>de</strong><br />
utilizarlos.<br />
• La eliminación <strong>de</strong> residuos durante el trabajo práctico <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>rá <strong>de</strong>l<br />
tipo y la cantidad que se generen. Los docentes a cargo <strong>de</strong>l trabajo<br />
práctico <strong>de</strong> laboratorio le indicarán cómo actuar según el caso.<br />
• No <strong>de</strong>jar material <strong>de</strong> vidrio roto. El docente a cargo <strong>de</strong>l trabajo práctico<br />
le indicará cómo separarlo para su reparación o eliminación.<br />
• Al finalizar el trabajo práctico <strong>de</strong> laboratorio, <strong>de</strong>jar limpia y or<strong>de</strong>nada la<br />
mesada <strong>de</strong> trabajo. Verificar que los mecheros estén apagados y las<br />
llaves y/o canillas cerradas.<br />
• No tirar en las piletas los residuos, drogas sólidas o líquidas o papel <strong>de</strong><br />
filtro, sino en recipientes que están en el laboratorio para tal fin.<br />
RECOMENDACIONES PARA EL APROVECHAMIENTO MÁXIMO DE<br />
LAS ACTIVIDADES A REALIZAR EN EL LABORATORIO Y OBTENER<br />
BUENOS RESULTADOS EN LAS EXPERIENCIAS<br />
• Conocer los fundamentos teóricos vinculados a las experiencias a<br />
realizar.<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
• Concurrir al Trabajo Práctico con la Guía correspondiente, el<br />
cua<strong>de</strong>rnillo <strong>de</strong> Tablas y la Tabla Periódica.<br />
• Prestar atención a las indicaciones <strong>de</strong>l Profesor sobre como trabajar<br />
en el <strong>Laboratorio</strong>, la manipulación <strong>de</strong>l instrumental y cumplir con las<br />
normas <strong>de</strong> seguridad que se indiquen.<br />
• Leer cuidadosamente las indicaciones en la Guía <strong>de</strong> Trabajos<br />
Prácticos, antes <strong>de</strong> realizar las experiencias.<br />
• Leer cuidadosamente las etiquetas <strong>de</strong> los frascos para estar informado<br />
sobre qué sustancia se va a utilizar. Si se utiliza un reactivo<br />
equivocado pue<strong>de</strong> producir un acci<strong>de</strong>nte o resultados “inexplicables”<br />
en una experiencia.<br />
• Completar las Guías <strong>de</strong> Trabajos Prácticos <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> realizar las<br />
observaciones.<br />
• Formar el grupo <strong>de</strong> trabajo con un máximo <strong>de</strong> tres integrantes.<br />
NOTA<br />
Para ciertos trabajos <strong>de</strong> laboratorio (que se informarán oportunamente) se<br />
solicitará la presentación <strong>de</strong> un informe el cual <strong>de</strong>be ser comprendido por<br />
la persona que lo lea, y por lo tanto <strong>de</strong>be ser prolijo, claro, conciso y con<br />
toda la información necesaria. A continuación se presenta un esquema <strong>de</strong><br />
lo que <strong>de</strong>be contener:<br />
TÍTULO, NÚMERO DEL TRABAJO DE LABORATORIO y FECHA DE<br />
REALIZACIÓN.<br />
APELLIDO Y NOMBRE DE CADA UNO DE LOS ALUMNOS QUE<br />
CONFECCIONARON EL INFORME.<br />
OBJETIVOS DE LA EXPERIENCIA.<br />
MATERIALES y MÉTODOS UTILIZADOS (muy breve).<br />
RESULTADOS (con cálculos, tablas, gráficos y todo otro dato que se<br />
indique en el práctico).<br />
CONCLUSIONES.<br />
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<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Trabajo Práctico <strong>de</strong> <strong>Laboratorio</strong> Nº1<br />
RECONOCIMIENTO Y MANIPULACIÓN DE MATERIAL DE<br />
LABORATORIO: MEDICIÓN DE VOLÚMENES DE LÍQUIDOS Y<br />
INTRODUCCIÓN<br />
Material <strong>de</strong> laboratorio<br />
PREPARACIÓN DE SOLUCIONES ACUOSAS<br />
En la realización <strong>de</strong> los trabajos prácticos se utilizarán distintos<br />
materiales <strong>de</strong> uso frecuente en un laboratorio <strong>de</strong> química. Estos pue<strong>de</strong>n<br />
ser <strong>de</strong> vidrio, porcelana, plástico, hierro y ma<strong>de</strong>ra (material auxiliar) y <strong>de</strong><br />
distinta calidad, por ejemplo vidrio Pyrex, vidrio Jena, etc. Es importante<br />
conocer su función puesto que <strong>de</strong> su correcto uso <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> la calidad <strong>de</strong><br />
los resultados obtenidos.<br />
De acuerdo al uso po<strong>de</strong>mos diferenciar el material volumétrico <strong>de</strong>l<br />
no volumétrico.<br />
Material volumétrico y su correcto uso<br />
En los trabajos <strong>de</strong> laboratorio se necesita medir volúmenes <strong>de</strong><br />
líquidos, ya sean sustancias puras o soluciones, por lo que es necesario<br />
usar correctamente los materiales volumétricos para obtener buenos<br />
resultados en las experiencias. Una <strong>de</strong> las consi<strong>de</strong>raciones que se <strong>de</strong>be<br />
tener cuando se lleva a volumen un líquido en estos materiales es que, el<br />
bor<strong>de</strong> inferior <strong>de</strong>l menisco <strong>de</strong>be ser tangente a la línea <strong>de</strong> enrase (ver<br />
figura). El menisco es la curva <strong>de</strong> la superficie <strong>de</strong> un líquido que se<br />
produce en respuesta a la superficie <strong>de</strong> su recipiente. Esta curvatura<br />
pue<strong>de</strong> ser cóncava o convexa, según si las moléculas <strong>de</strong>l líquido y las <strong>de</strong>l<br />
recipiente se atraen (agua y vidrio) o repelen (mercurio y vidrio),<br />
respectivamente. La concavidad <strong>de</strong>l menisco se origina cuando las<br />
fuerzas <strong>de</strong> adhesión entre las moléculas <strong>de</strong> un líquido y las pare<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l<br />
recipiente que lo contiene son mayores que las fuerzas <strong>de</strong> cohesión <strong>de</strong>l<br />
líquido. La convexidad <strong>de</strong>l menisco surge cuando las fuerzas <strong>de</strong> cohesión<br />
son mayores que las <strong>de</strong> adhesión.<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Para observar el menisco se <strong>de</strong>be ubicar el mismo a la altura <strong>de</strong> los<br />
ojos (Figura 1, posición A). El volumen <strong>de</strong> líquido no será correcto si los<br />
ojos se encuentran en la posición B o C.<br />
son:<br />
Figura 1: Forma correcta <strong>de</strong> observar el menisco cóncavo formado<br />
por un líquido.<br />
Algunos materiales volumétricos que se utilizan en el laboratorio<br />
Matraz volumétrico: recipiente <strong>de</strong> vidrio con base plana que<br />
pue<strong>de</strong> contener un volumen conocido y preciso <strong>de</strong> líquido, a una<br />
<strong>de</strong>terminada temperatura. En el cuello presenta una marca grabada en el<br />
vidrio, que se llama aforo. Cuando el nivel <strong>de</strong> líquido se encuentra en el<br />
aforo, el volumen que contiene el matraz es el correspondiente al máximo,<br />
que está indicado en el recipiente. Existen matraces <strong>de</strong> distinta capacidad<br />
(por ejemplo <strong>de</strong> 50 cm 3 , 100 cm 3 , etc.) y se utilizan para preparar<br />
soluciones (llamados matraces graduados para contener) o para<br />
trasvasar volúmenes <strong>de</strong>finidos (matraces graduados para emitir).<br />
Se recomienda no utilizar los matraces para almacenar las<br />
soluciones preparadas en ellos, <strong>de</strong>bido a la alteración que pue<strong>de</strong>n<br />
producir algunas sustancias que atacan el vidrio.<br />
Bureta: está formada por un tubo que tiene una parte graduada en<br />
la que mantiene su diámetro constante y la porción inferior, no graduada,<br />
termina en una llave <strong>de</strong> paso y una punta ahusada. Las buretas más<br />
comunes permiten medir hasta 25 cm 3 o 50 cm 3 . Se utilizan para transferir<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
con precisión un volumen <strong>de</strong> líquido, inferior o igual al volumen máximo.<br />
Existen <strong>de</strong> vidrio incoloro o color caramelo, estas últimas se utilizan con<br />
sustancias que se <strong>de</strong>scomponen por acción <strong>de</strong> la luz.<br />
Probeta: es un cilindro graduado que permite medir volúmenes <strong>de</strong><br />
líquidos con menor precisión que los materiales anteriores. Existen <strong>de</strong><br />
distinta capacidad máxima y pue<strong>de</strong>n emitir un volumen inferior o igual al<br />
máximo.<br />
Pipeta: es una pieza alargada y estrecha que permite medir<br />
volúmenes pequeños <strong>de</strong> líquidos con mayor precisión que las<br />
probetas.<br />
Existen dos tipos <strong>de</strong> pipetas:<br />
• las volumétricas que permiten medir un volumen fijo (volumen<br />
contenido) y pue<strong>de</strong>n ser <strong>de</strong> uno (superior) o dos aforos (superior e<br />
inferior).<br />
• las graduadas permiten transferir volúmenes variables (volumen<br />
emitido), inferior o igual al volumen máximo. Éstas son menos precisas<br />
que las anteriores.<br />
La medición <strong>de</strong> volúmenes líquidos es una técnica que requiere práctica.<br />
En función <strong>de</strong>l volumen a medir se <strong>de</strong>berá elegir el material<br />
volumétrico más a<strong>de</strong>cuado. Si el material a utilizar es graduado se<br />
analizará su graduación, es <strong>de</strong>cir la variación <strong>de</strong> volumen más pequeña<br />
marcada en el recipiente.<br />
Todo material volumétrico está calibrado a una temperatura <strong>de</strong><br />
20ºC, por lo que no <strong>de</strong>be ser calentado en estufa ni ser expuesto a<br />
la llama <strong>de</strong>l mechero, <strong>de</strong>bido a que se altera su volumen.<br />
En el laboratorio se explicará la utilización correcta <strong>de</strong> este material.<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Material no volumétrico<br />
Balanza: instrumento que se utiliza para medir la masa <strong>de</strong> un<br />
cuerpo en comparación con la <strong>de</strong> otros cuerpos <strong>de</strong> masas <strong>de</strong>finidas.<br />
Existen dos tipos:<br />
• Granataria: balanza <strong>de</strong> precisión media, con una sensibilidad <strong>de</strong> 0,1 g<br />
ó 0,01 g. Se suele utilizar cuando: se preparan soluciones <strong>de</strong><br />
concentración aproximada, se <strong>de</strong>ben pesar sustancias que pudieran<br />
dañar la balanza analítica y/o se <strong>de</strong>be pesar una cantidad gran<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
sustancia, generalmente, mayores <strong>de</strong> 10 g.<br />
• Analítica: Se utiliza para pesar sólidos con gran exactitud, ya que<br />
tienen una precisión mínima <strong>de</strong>l 0,0001 g.<br />
Vaso <strong>de</strong> precipitado: recipiente <strong>de</strong> vidrio o plástico que se utiliza<br />
en operaciones <strong>de</strong> obtención <strong>de</strong> precipitados, en disolución <strong>de</strong> sólidos,<br />
para calentamiento <strong>de</strong> líquidos, etc. Hay <strong>de</strong> distinta capacidad.<br />
Erlenmeyer: frasco <strong>de</strong> vidrio o plástico que se utiliza<br />
preferentemente en técnicas <strong>de</strong> análisis volumétrico (titulaciones).<br />
También pue<strong>de</strong> utilizarse para recoger un filtrado, etc. Su capacidad<br />
pue<strong>de</strong> variar entre 25 cm 3 y 6000 cm 3 .<br />
Embudo: se utiliza para trasvasar líquidos <strong>de</strong> un recipiente a otro y<br />
en la filtración para sostener el papel <strong>de</strong> filtro u otro material filtrante.<br />
Existe una gran variedad <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los, tamaños y material, por ejemplo<br />
pue<strong>de</strong>n ser <strong>de</strong> vidrio o plástico y <strong>de</strong> vástago corto o largo, etc. También<br />
existen los embudos <strong>de</strong> porcelana cribada, sobre cuya criba se coloca un<br />
disco <strong>de</strong> papel <strong>de</strong> filtro, y se proce<strong>de</strong> a filtrar por aplicación <strong>de</strong> vacío con<br />
lo que se acelera esta operación.<br />
Tubo <strong>de</strong> ensayo: es un tubo <strong>de</strong> vidrio <strong>de</strong> fondo redon<strong>de</strong>ado. Su<br />
principal uso es la realización <strong>de</strong> reacciones químicas <strong>de</strong> tipo cualitativo.<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Vidrio <strong>de</strong> reloj: se pue<strong>de</strong> utilizar como con<strong>de</strong>nsador, colocado<br />
sobre un vaso <strong>de</strong> precipitado, también para realizar evaporaciones <strong>de</strong><br />
pequeños volúmenes <strong>de</strong> líquido, para pesar sustancias sólidas, etc.<br />
Crisol: recipiente <strong>de</strong> porcelana, platino, níquel, u otro material, que<br />
se utiliza para realizar calcinaciones. La selección <strong>de</strong>l material <strong>de</strong>l crisol<br />
<strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la temperatura a usarse, naturaleza <strong>de</strong>l material que se va a<br />
calcinar, tiempo <strong>de</strong> calcinación, etc.<br />
Ampolla <strong>de</strong> <strong>de</strong>cantación: este material, también llamado embudo<br />
separador, se utiliza para la separación <strong>de</strong> líquidos no miscibles. Posee<br />
tapa que permite un cierre perfecto, lo que es indispensable para trabajos<br />
que requieren agitación y el vástago posee un robinete.<br />
Frasco gotero: se utiliza para el almacenamiento <strong>de</strong> reactivos<br />
líquidos (sustancias puras o soluciones). Posee un cuello y tapón<br />
esmerilado con ranuras, las que permiten trasvasar el líquido contenido<br />
gota a gota. Se construyen <strong>de</strong> vidrio incoloro o color caramelo, éstos<br />
últimos se utilizan para almacenar sustancias que se <strong>de</strong>scomponen por<br />
acción <strong>de</strong> la luz.<br />
Piseta: frasco <strong>de</strong> vidrio o <strong>de</strong> plástico con tapa, la que está<br />
equipada con un tubo <strong>de</strong> emisión terminado en punta fina. Se utiliza para<br />
lavado o arrastre <strong>de</strong> sustancias sólidas con el líquido a<strong>de</strong>cuado a ese fin.<br />
Las más comunes son las <strong>de</strong> polietileno flexible, las que son a<strong>de</strong>cuadas<br />
para contener el líquido <strong>de</strong> lavado, a temperatura ambiente.<br />
Placa <strong>de</strong> toque: Se utiliza para observar reacciones que se<br />
producen en pequeños volúmenes. Pue<strong>de</strong>n ser <strong>de</strong> vidrio o <strong>de</strong> porcelana,<br />
siendo mejores éstas últimas ya que permiten visualizar mejor la<br />
ocurrencia <strong>de</strong> una reacción por cambios en la coloración.<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Balón <strong>de</strong> <strong>de</strong>stilación: existe gran variedad <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los y se<br />
utilizan, en general, para colocar en ellos las soluciones a <strong>de</strong>stilar. Se los<br />
construye <strong>de</strong> vidrio químicamente estable, muy resistente mecánica y<br />
físicamente.<br />
Refrigerante: se utiliza para con<strong>de</strong>nsar el vapor proveniente <strong>de</strong> un<br />
líquido que está en ebullición en otro recipiente, por lo que son una parte<br />
indispensable en un equipo <strong>de</strong> <strong>de</strong>stilación.<br />
Otros materiales <strong>de</strong> laboratorio, que se utilizarán en forma<br />
auxiliar en las experiencias que realice, son: Gradilla - Pinza metálica<br />
y pinza <strong>de</strong> ma<strong>de</strong>ra - Trípo<strong>de</strong> - Tela metálica - Cepillo limpia tubos -<br />
Soporte <strong>de</strong> hierro - Triángulo refractario – Mecheros. De estos últimos<br />
po<strong>de</strong>mos mencionar que existen varios tipos, pero en nuestro caso<br />
dispondremos <strong>de</strong> mecheros Bunsen, los que permiten regular la entrada<br />
<strong>de</strong> aire.<br />
Limpieza <strong>de</strong>l material<br />
En todas las experiencias <strong>de</strong> laboratorio el material <strong>de</strong>be estar<br />
limpio antes <strong>de</strong> ser usado y <strong>de</strong>be <strong>de</strong>jarse en estas condiciones luego <strong>de</strong><br />
cada experiencia. El docente explicará como se proce<strong>de</strong> para ello. Debe<br />
recordar, especialmente, que el material que se utilice para almacenar o<br />
transferir líquidos, <strong>de</strong>be enjuagarse antes <strong>de</strong> ser usado con pequeñas<br />
porciones <strong>de</strong>l líquido que contendrá, <strong>de</strong> modo que éste, cuando se<br />
transfiere al recipiente, no se diluya con el agua <strong>de</strong> enjuague adherida a<br />
las pare<strong>de</strong>s.<br />
Objetivos generales<br />
El presente trabajo práctico permitirá:<br />
• Reconocer material <strong>de</strong> laboratorio <strong>de</strong> uso corriente.<br />
• Comenzar a manipular correctamente diversos materiales volumétricos<br />
midiendo volúmenes <strong>de</strong> líquidos.<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
• Adquirir práctica en el manejo <strong>de</strong> material <strong>de</strong> laboratorio, realizando los<br />
pasos necesarios para la preparación correcta <strong>de</strong> una solución.<br />
PARTE EXPERIMENTAL<br />
Experiencia 1: Medición <strong>de</strong> agua líquida utilizando diferentes<br />
materiales volumétricos.<br />
Material y reactivos necesarios<br />
Piseta con agua <strong>de</strong>stilada – vaso <strong>de</strong> precipitado – pipetas – probetas.<br />
Parte A<br />
Técnica<br />
Del material que encuentra en la mesada <strong>de</strong> trabajo seleccionar dos<br />
probetas y dos pipetas <strong>de</strong> diferente capacidad.<br />
Capacidad: máximo volumen que se pue<strong>de</strong> medir con un material<br />
volumétrico.<br />
Observar la capacidad y la sensibilidad <strong>de</strong> cada uno <strong>de</strong> ellos y<br />
completar el siguiente cuadro:<br />
Sensibilidad: es el mínimo volumen que se pue<strong>de</strong> medir con un material<br />
volumétrico.<br />
Parte B<br />
Técnica<br />
MATERIAL CAPACIDAD SENSIBILIDAD<br />
Probeta 1<br />
Probeta 2<br />
Pipeta 1<br />
Pipeta 2<br />
Colocar agua <strong>de</strong>stilada en un vaso <strong>de</strong> precipitado.<br />
Elegir una pipeta a<strong>de</strong>cuada para medir 10 cm 3 .<br />
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Cátedra: Química General<br />
Medir 10 cm 3 <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada con dicha pipeta y colocarlos en una<br />
probeta.<br />
Repetir esta operación 3 veces más, adicionando los volúmenes<br />
medidos a la misma probeta.<br />
Observar en la probeta el volumen final <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada.<br />
Registrar = ……………<br />
Medir en otra probeta 40 cm 3 <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada y comparar con la<br />
medición anterior.<br />
Registrar = ……………<br />
¿Se comete algún error midiendo los 40 cm 3 en varias etapas?<br />
…………………………………………………………………………………<br />
Experiencia 2: Preparación <strong>de</strong> una solución acuosa <strong>de</strong> concentración<br />
<strong>de</strong>finida partiendo <strong>de</strong> un soluto sólido y agua.<br />
Para preparar un volumen <strong>de</strong>terminado <strong>de</strong> una solución <strong>de</strong><br />
concentración <strong>de</strong>finida a partir <strong>de</strong> un soluto sólido y agua, primero se<br />
<strong>de</strong>be calcular la masa <strong>de</strong> soluto que se necesita. Posteriormente el sólido<br />
puro se pesa en un vidrio <strong>de</strong> reloj o pesafiltro, limpio y seco, y luego éste,<br />
por lo general, se transfiere a un vaso <strong>de</strong> precipitado y se disuelve con<br />
una cierta cantidad <strong>de</strong> agua (cantidad muy inferior al volumen final).<br />
Como la solución se prepara a temperatura ambiente, será<br />
necesario <strong>de</strong>jarla en reposo durante algún tiempo, antes <strong>de</strong> trasvasarla al<br />
matraz. Esto se <strong>de</strong>be a que la disolución pue<strong>de</strong> producirse con absorción<br />
o liberación <strong>de</strong> calor, según <strong>de</strong> que soluto y solvente se trate.<br />
Posteriormente la solución se vierte en el matraz, a través <strong>de</strong> un<br />
embudo. Generalmente, esto se hace colocando el pico <strong>de</strong>l vaso <strong>de</strong><br />
precipitado contra una varilla <strong>de</strong> vidrio, inclinando el vaso lentamente para<br />
que el líquido fluya por la varilla, según lo indica la siguiente figura:<br />
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Cátedra: Química General<br />
Como todo el sólido que se pesó <strong>de</strong>be pasar a formar parte <strong>de</strong> la<br />
solución final, los recipientes, en el que se efectuó la pesada y en el que<br />
se hizo la disolución, <strong>de</strong>ben lavarse cuidadosamente con dos o tres<br />
porciones pequeñas <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada. Las aguas <strong>de</strong> lavado <strong>de</strong>ben ser<br />
vertidas en el matraz, teniendo la precaución <strong>de</strong> que, <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> estas<br />
operaciones, el nivel <strong>de</strong>l líquido que<strong>de</strong> por <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong>l cuello <strong>de</strong>l matraz.<br />
A continuación se tapa el matraz y se agita, invirtiendo lentamente<br />
y con cuidado varias veces, <strong>de</strong> modo que el líquido se mezcle bien.<br />
Cuando la solución alcanzó la temperatura ambiente, se aña<strong>de</strong> agua<br />
hasta que el menisco formado por el líquido que<strong>de</strong> sobre la marca <strong>de</strong>l<br />
aforo, a esta operación se la <strong>de</strong>nomina enrasar. Para evitar sobrepasar el<br />
aforo, los últimos agregados <strong>de</strong> agua se hacen con un gotero, una piseta<br />
<strong>de</strong> orificio <strong>de</strong> salida muy pequeño o con una pipeta. Una vez enrasado, el<br />
matraz se tapa y se agita para homogeneizar la solución preparada.<br />
Se recomienda no guardar las soluciones en el matraz en que se<br />
prepararon, por lo tanto <strong>de</strong>berán ser vertidas a un recipiente a<strong>de</strong>cuado, el<br />
que <strong>de</strong>be estar limpio, previamente enjuagado con la solución que<br />
contendrá y rotulado.<br />
Materiales y reactivos necesarios<br />
Piseta con agua <strong>de</strong>stilada – vaso <strong>de</strong> precipitado <strong>de</strong> 100 cm 3 – espátula –<br />
vidrio <strong>de</strong> reloj – varilla <strong>de</strong> vidrio – embudo – matraz aforado con tapón –<br />
recipiente para almacenar la solución preparada – reactivos que el<br />
docente proveerá para la preparación <strong>de</strong> las soluciones que se indiquen.<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Técnica<br />
El docente indicará la solución y la cantidad que <strong>de</strong>berá preparar. Con<br />
dicha información completar:<br />
Solución a preparar: ........................................................................<br />
Volumen a preparar: ...........................................................................<br />
Calcular la cantidad necesaria <strong>de</strong> soluto sólido para preparar un<br />
volumen <strong>de</strong>................cm 3 <strong>de</strong> solución acuosa <strong>de</strong>................... con una<br />
concentración <strong>de</strong>.................mol/dm 3 a 20 ºC.<br />
Cálculos: (En el siguiente espacio registrar todos los cálculos necesarios)<br />
Pesar la cantidad <strong>de</strong> soluto, calculada anteriormente, en una balanza<br />
analítica, utilizando un vidrio <strong>de</strong> reloj limpio y seco.<br />
Agregar agua <strong>de</strong>stilada a un vaso <strong>de</strong> precipitado <strong>de</strong> 100 cm 3 , en una<br />
cantidad que corresponda aproximadamente a un tercio <strong>de</strong>l volumen<br />
<strong>de</strong> solución a preparar.<br />
Pasar cuidadosamente con una espátula, limpia y seca, la cantidad <strong>de</strong><br />
soluto pesada, al vaso <strong>de</strong> precipitado preparado anteriormente.<br />
Enjuagar con agua <strong>de</strong>stilada el vidrio <strong>de</strong> reloj y la espátula y verter las<br />
aguas <strong>de</strong> lavado en el vaso <strong>de</strong> precipitado. Para esta operación se<br />
utiliza la piseta conteniendo agua <strong>de</strong>stilada.<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Agitar con varilla <strong>de</strong> vidrio para disolver el sólido, agregar pequeñas<br />
alícuotas <strong>de</strong> agua, si es necesario, hasta la disolución total, teniendo la<br />
precaución <strong>de</strong> no pasar <strong>de</strong>l volumen total <strong>de</strong> solución.<br />
Posteriormente trasvasar la solución <strong>de</strong>l vaso <strong>de</strong> precipitado, a través<br />
<strong>de</strong> un embudo, a un matraz aforado <strong>de</strong> ...... cm 3 (elegido<br />
convenientemente <strong>de</strong> acuerdo al volumen a preparar), como se <strong>de</strong>talló<br />
anteriormente.<br />
Lavar el vaso <strong>de</strong> precipitado con pequeñas alícuotas <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada<br />
y trasvasar al matraz.<br />
Tapar el matraz con tapón <strong>de</strong> goma o plástico y agitar varias veces.<br />
Enrasar cuando la temperatura <strong>de</strong> la solución preparada sea igual a la<br />
temperatura ambiente.<br />
Tapar el matraz e invertir cuidadosamente para homogeneizar la<br />
solución.<br />
Enjuagar el recipiente que esté preparado para guardar la solución,<br />
con pequeñas porciones <strong>de</strong> la misma, trasvasar la solución y rotular.<br />
Experiencia 3: Preparación <strong>de</strong> una solución diluida partiendo <strong>de</strong> una<br />
solución más concentrada.<br />
En primer lugar se calcula el volumen <strong>de</strong> la solución concentrada<br />
que contendrá la cantidad <strong>de</strong> soluto que se necesita para preparar la<br />
solución diluida.<br />
Posteriormente se prepara un matraz a<strong>de</strong>cuado que contenga,<br />
aproximadamente, un tercio <strong>de</strong> su volumen <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada. En el caso<br />
<strong>de</strong> que se parta <strong>de</strong> una solución concentrada <strong>de</strong> ácidos o <strong>de</strong> bases<br />
fuertes por lo general se libera una cierta cantidad <strong>de</strong> calor cuando se<br />
produce la dilución <strong>de</strong> dichas soluciones. Esta cantidad <strong>de</strong> calor pue<strong>de</strong><br />
vaporizar gotas <strong>de</strong> agua cuando caen en la solución concentrada y<br />
provocar salpicaduras peligrosas. Por lo tanto como medida <strong>de</strong> seguridad,<br />
si se parte <strong>de</strong> soluciones acuosas concentradas y se van a diluir, siempre<br />
se <strong>de</strong>ben verter lentamente en el agua <strong>de</strong>stilada. De esta forma el calor<br />
liberado en la dilución será absorbido por la mayor cantidad <strong>de</strong> agua<br />
posible.<br />
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<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Se mi<strong>de</strong> el volumen calculado, <strong>de</strong> la solución inicial, con la mayor<br />
precisión posible, para ello se pue<strong>de</strong> usar una pipeta o una bureta, la cuál<br />
<strong>de</strong>be estar limpia y se <strong>de</strong>be enjuagar previamente con el mismo líquido a<br />
medir.<br />
El volumen medido <strong>de</strong> la solución inicial se vierte en el matraz. La<br />
solución se <strong>de</strong>be homogeneizar, para ello se tapa el matraz y se agita el<br />
mismo, invirtiendo lentamente y con cuidado, varias veces.<br />
Cuando la temperatura <strong>de</strong> la solución es igual a la temperatura<br />
ambiente se agrega agua <strong>de</strong>stilada hasta enrasar la solución (la forma <strong>de</strong><br />
proce<strong>de</strong>r para enrasar ya fue indicada en el punto anterior). Se tapa el<br />
matraz y se agita para homogeneizar.<br />
Materiales y reactivos necesarios<br />
Pipetas graduadas y volumétricas – matraz aforado con tapón – piseta<br />
con agua <strong>de</strong>stilada – recipiente para almacenar la solución preparada –<br />
reactivos que el docente proveerá para la preparación <strong>de</strong> las soluciones<br />
que se indiquen.<br />
Técnica<br />
El docente indicará la solución que <strong>de</strong>berá preparar y la cantidad, con<br />
dicha información completar:<br />
Solución a preparar: .........................................................................<br />
Volumen a preparar: ...........................................................................<br />
Se dispone en el laboratorio <strong>de</strong> una solución acuosa <strong>de</strong> .......... cuya<br />
<strong>de</strong>nsidad es <strong>de</strong> ......... g/ dm 3 y su concentración es ...... % m/m.<br />
Calcular el volumen necesario <strong>de</strong> dicha solución para preparar un<br />
volumen <strong>de</strong> ...... cm 3 <strong>de</strong> solución acuosa <strong>de</strong> .......... con una<br />
concentración <strong>de</strong> ........ mol/dm 3 a 20 ºC.<br />
Cálculos: (En el siguiente espacio registrar todos los cálculos necesarios)<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Medir cuidadosamente el volumen calculado, con el material<br />
volumétrico que consi<strong>de</strong>re más conveniente para el volumen <strong>de</strong> líquido<br />
a medir, discuta con el docente su elección. Recordar que dicho<br />
material <strong>de</strong>be estar limpio y enjuagado con la solución a utilizar.<br />
Transvasar a un matraz <strong>de</strong> ....... cm 3 , al que previamente se le ha<br />
agregado agua <strong>de</strong>stilada en una cantidad que corresponda<br />
aproximadamente a un tercio <strong>de</strong> su volumen.<br />
Tapar el matraz, agitar (como se indicó anteriormente) y agregar agua<br />
<strong>de</strong>stilada sin completar el volumen total.<br />
Agitar y esperar que la solución alcance la temperatura ambiente,<br />
posteriormente enrasar.<br />
Tapar el matraz con tapón <strong>de</strong> goma o plástico e invertir<br />
cuidadosamente para homogeneizar la solución.<br />
Enjuagar el recipiente que esté preparado para guardar la solución,<br />
con pequeñas porciones <strong>de</strong> la misma, trasvasar la solución y rotular.<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Trabajo Práctico <strong>de</strong> <strong>Laboratorio</strong> Nº2<br />
MEDICIÓN DEL VOLUMEN DE UN GAS: APLICACIÓN EN LA<br />
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CARBONATOS DE UN<br />
INTRODUCCIÓN<br />
SUELO<br />
El fundamento <strong>de</strong>l método a utilizar es provocar una reacción en la<br />
que se forma una sola sustancia gaseosa y recoger ésta sobre un líquido,<br />
en el cual dicho gas sea poco soluble. Se mi<strong>de</strong> el volumen <strong>de</strong> gas que<br />
queda sobre la superficie libre <strong>de</strong>l líquido, el cual es <strong>de</strong>splazado por el<br />
gas.<br />
Algunos suelos contienen en la fase sólida carbonatos <strong>de</strong> Ca y Mg<br />
(también llamados calizas), que son sustancias muy poco solubles en<br />
agua. Conocer el contenido <strong>de</strong> carbonatos <strong>de</strong> una muestra <strong>de</strong> suelo es<br />
importante <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista agronómico, ya que inci<strong>de</strong> en sus<br />
propieda<strong>de</strong>s.<br />
El contenido <strong>de</strong> carbonatos, en un suelo, pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>terminarse <strong>de</strong> la<br />
siguiente forma:<br />
• Se ataca la muestra <strong>de</strong> suelo con ácido clorhídrico y si la muestra tiene<br />
carbonatos una <strong>de</strong> las sustancias que se forma es dióxido <strong>de</strong> carbono<br />
en fase gaseosa.<br />
• El dióxido <strong>de</strong> carbono gaseoso se recoge utilizando un equipo que<br />
permita medir el volumen <strong>de</strong>sprendido <strong>de</strong> dicho gas.<br />
En el presente trabajo práctico se utilizará una técnica que<br />
permitirá medir el volumen <strong>de</strong> CO2(g).<br />
Suponiendo que todos los carbonatos, presentes en la muestra <strong>de</strong><br />
suelo, son <strong>de</strong> calcio, la reacción sería la siguiente:<br />
CaCO3(s) + 2 HCl (ac) CaCl2 (ac) + CO2 (g) + H2O (l)<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Objetivos generales<br />
El presente trabajo práctico permitirá:<br />
• Comprobar la formación <strong>de</strong> una sustancia al estado gaseoso por<br />
<strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong> un líquido sobre el cual se recoge.<br />
• Medir el volumen <strong>de</strong> un gas que se produce en una transformación<br />
química.<br />
• Estimar el contenido <strong>de</strong> carbonatos en una muestra <strong>de</strong> suelos,<br />
produciendo una reacción en la cual uno <strong>de</strong> los productos es una<br />
sustancia al estado gaseoso.<br />
PARTE EXPERIMENTAL<br />
Material y reactivos necesarios<br />
Pipeta <strong>de</strong> 10 mL – propipeta – cápsula plástica – muestra <strong>de</strong> suelo.<br />
Ácido clorhídrico 1:3 (V/V).<br />
Esquema <strong>de</strong>l dispositivo que se utilizará:<br />
La bureta invertida se llena con agua proveniente <strong>de</strong> la canilla <strong>de</strong>l<br />
laboratorio. Sobre esta solución se recoge el CO2(g) <strong>de</strong>sprendido, ya que<br />
dicho gas es menos soluble en ella que en el agua pura.<br />
Las conexiones entre el tubo nivelador, bureta y erlenmeyer <strong>de</strong>ben<br />
ser herméticas para evitar pérdidas <strong>de</strong> gas (la verificación <strong>de</strong> ello es<br />
realizada por los docentes con anterioridad al práctico).<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Técnica<br />
Con un embudo colocar la solución salina <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>l tubo nivelador<br />
con las llaves 1 y 2 abiertas (robinete en posición vertical).<br />
Llevar el nivel <strong>de</strong> líquido en la bureta hasta el extremo superior y cerrar<br />
la llave 2.<br />
Pesar en el erlenmeyer, limpio y seco, 1 g <strong>de</strong> la muestra <strong>de</strong> suelo.<br />
Colocar la cápsula vacía <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>l erlenmeyer ayudándose con una<br />
pipeta, <strong>de</strong>be quedar colocada en el centro <strong>de</strong>l mismo para facilitar el<br />
agregado <strong>de</strong> HCl(ac). Medir 8 mL <strong>de</strong> HCl(ac) 1:3 (V/V) con pipeta<br />
graduada <strong>de</strong> 10 mL usando propipeta y <strong>de</strong>jar escurrir el ácido <strong>de</strong>ntro<br />
<strong>de</strong> la cápsula cuidadosamente, siguiendo las indicaciones <strong>de</strong>l profesor.<br />
Tener la precaución <strong>de</strong> que no se <strong>de</strong>rrame ácido fuera <strong>de</strong> la cápsula<br />
por que en esta etapa el HCl(ac) aún no <strong>de</strong>be entrar en contacto con<br />
la muestra <strong>de</strong> suelo.<br />
Una vez realizada la operación anterior conectar el erlenmeyer al resto<br />
<strong>de</strong>l dispositivo girando el tapón suavemente y cuidando que esté bien<br />
ajustado para evitar pérdidas <strong>de</strong>l gas que se va a obtener.<br />
Abrir la llave 2, se observa que baja el nivel <strong>de</strong> líquido en la bureta,<br />
<strong>de</strong>bido a que el aire contenido en el erlenmeyer lo <strong>de</strong>splaza,<br />
acompañar dicho <strong>de</strong>scenso con el tubo nivelador. Cuando el nivel <strong>de</strong><br />
líquido permanece constante hacer coincidir el mismo en la bureta y en<br />
el tubo nivelador, una vez que ello se haya logrado leer el nivel <strong>de</strong><br />
líquido en la bureta graduada y consignar ese valor como volumen<br />
inicial (Vi).<br />
Agitar con cuidado el erlenmeyer <strong>de</strong> manera que se vuelque el ácido<br />
<strong>de</strong> la cápsula y entre en contacto con el suelo. El CO2(g) que se<br />
produce en la reacción inci<strong>de</strong> sobre la superficie <strong>de</strong>l líquido,<br />
contenido en la bureta, <strong>de</strong>splazándolo. El <strong>de</strong>scenso <strong>de</strong>l líquido en la<br />
columna <strong>de</strong>berá nuevamente ser acompañado con el <strong>de</strong>scenso <strong>de</strong>l<br />
tubo nivelador.<br />
Cuando en la bureta cese el <strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong>l líquido volver a hacer<br />
coincidir los niveles <strong>de</strong> líquido <strong>de</strong>l tubo nivelador y <strong>de</strong> la bureta. Leer el<br />
nivel <strong>de</strong> líquido y consignar ese valor como volumen final (Vf).<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
En las oportunida<strong>de</strong>s en que se midió el volumen (Vi y Vf) en la<br />
bureta, se hicieron coincidir los niveles <strong>de</strong> líquido en el tubo nivelador y en<br />
la bureta, como lo indica la figura. Esto es para po<strong>de</strong>r conocer la presión<br />
<strong>de</strong> CO2(g).<br />
Una vez nivelado se calcula PCO2 como se indica a continuación:<br />
• La presión en el punto A es la presión atmosférica (Pext) ya que el<br />
tubo nivelador está abierto.<br />
PA = Pext<br />
• La presión total en el punto B está dada por la presión que ejercen<br />
las moléculas <strong>de</strong> CO2(g) (PCO2) y la presión que ejercen las<br />
moléculas <strong>de</strong> agua al estado <strong>de</strong> vapor, a la temperatura <strong>de</strong> la<br />
experiencia 1 (PvH2O).<br />
PB = PvH2O + PCO2<br />
Al hacer coincidir los niveles <strong>de</strong> líquido en la bureta y tubo<br />
nivelador, la presión en el punto A es igual a la presión en el punto B:<br />
Reemplazando:<br />
PA = PB<br />
Pext = PvH2O + PCO2<br />
1 La presión <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong> un líquido puro o en solución <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la temperatura, por<br />
ello se <strong>de</strong>be tener el dato <strong>de</strong> la presión <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong>l agua a la temperatura <strong>de</strong> la<br />
experiencia. Como el líquido sobre el cual se recoge el CO2(g) no está puro,<br />
estrictamente, habría que consi<strong>de</strong>rar la presión <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong>l agua en dicha solución. No<br />
se cometerá <strong>de</strong>masiado error al consi<strong>de</strong>rar la presión <strong>de</strong> vapor <strong>de</strong>l agua en estado puro,<br />
porque la solución es muy diluida, por lo tanto por aproximación Pv H2O pura ≅ Pv H2O<br />
solución a igual temperatura (este tema será abordado al <strong>de</strong>sarrollar el Capítulo 4 <strong>de</strong>l<br />
Programa).<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Despejando:<br />
PCO2 = Pext - PvH2O<br />
Con esta ecuación es posible calcular la presión <strong>de</strong>l gas formado,<br />
en las condiciones <strong>de</strong> la experiencia (temperatura y presión externa). El<br />
valor <strong>de</strong> PvH2O a la temperatura en que se realiza la experiencia se<br />
obtiene <strong>de</strong> Tablas.<br />
La Pext <strong>de</strong>be ser la correspondiente a la <strong>de</strong>l día <strong>de</strong> la experiencia.<br />
También es necesario conocer la temperatura a la cuál se realiza la<br />
experiencia, que es leída en un termómetro <strong>de</strong> mercurio colocado en el<br />
<strong>Laboratorio</strong>.<br />
Consignar los siguientes datos que se informarán en el práctico:<br />
• PvH2O a ........ºC = ..........................<br />
• Masa <strong>de</strong> muestra <strong>de</strong> suelo = 1 g<br />
Consignar los siguientes datos obtenidos experimentalmente:<br />
• Pext = ............................<br />
• Temperatura <strong>de</strong> la experiencia = .................<br />
• PCO2 = .......................<br />
• Volumen inicial (Vi) = …..........<br />
• Volumen final (Vf) = …............<br />
• Volumen <strong>de</strong> CO2 recogido (Vf – Vi) = ............<br />
Calcular el número <strong>de</strong> moles <strong>de</strong> CO2(g), teniendo en cuenta lo<br />
discutido en el práctico:<br />
n CO2(g) =<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Calcular el número <strong>de</strong> moles <strong>de</strong> CaCO3(s) que reaccionaron:<br />
Calcular el porcentaje en masa <strong>de</strong> CaCO3(s) en la muestra <strong>de</strong> suelo:<br />
Indicar las consi<strong>de</strong>raciones que se hicieron al realizar los cálculos para<br />
conocer el porcentaje <strong>de</strong> carbonatos en la muestra <strong>de</strong> suelos. Explicar:<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
De acuerdo a la reacción que se hizo en la experiencia, ¿cuál <strong>de</strong> los<br />
dos reactivos <strong>de</strong>be estar en exceso para po<strong>de</strong>r <strong>de</strong>terminar el<br />
porcentaje <strong>de</strong> carbonatos en la muestra, sin cometer error <strong>de</strong><br />
subestimación?........................................................................................<br />
.................................................................................................................<br />
.................................................................................................................<br />
.................................................................................................................<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
INTRODUCCIÓN<br />
Trabajo Práctico <strong>de</strong> <strong>Laboratorio</strong> Nº 3<br />
DETERMINACIÓN DEL CALOR DE REACCIÓN<br />
Prácticamente casi todas las transformaciones, tanto las químicas<br />
como las físicas, van acompañadas <strong>de</strong> absorción o <strong>de</strong> liberación <strong>de</strong><br />
energía, que en general se manifiesta como energía térmica o calor.<br />
Calor <strong>de</strong> transformación: es el calor absorbido o liberado por el<br />
sistema en el transcurso <strong>de</strong> una transformación física o química. El calor<br />
es intercambiado entre el sistema y el medio o entorno.<br />
Si una transformación se lleva a cabo en condiciones <strong>de</strong> volumen<br />
constante el calor absorbido o liberado durante el transcurso <strong>de</strong> la<br />
transformación es igual a la variación <strong>de</strong> energía interna <strong>de</strong>l sistema (± qv<br />
= ΔU); mientras que si ocurre a presión constante 2 el calor asociado a la<br />
transformación es igual a la variación <strong>de</strong> entalpía <strong>de</strong>l sistema (± qP = ΔH).<br />
La variación <strong>de</strong> entalpía <strong>de</strong> una transformación es la diferencia<br />
entre la entalpía <strong>de</strong>l estado final y la <strong>de</strong>l estado inicial <strong>de</strong>l sistema:<br />
ΔH = Hfinal - H inicial<br />
Cuando la entalpía <strong>de</strong>l estado final es menor que la entalpía <strong>de</strong>l<br />
estado inicial <strong>de</strong>l sistema, como consecuencia <strong>de</strong> ello la entalpía <strong>de</strong>l<br />
sistema disminuye, la transformación se produce con liberación <strong>de</strong> calor y<br />
se <strong>de</strong>nomina transformación exotérmica:<br />
Hfinal < H inicial ⇒ ΔH
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
sistema aumenta, la transformación se produce con absorción <strong>de</strong> calor y<br />
se <strong>de</strong>nomina transformación endotérmica.<br />
Determinación <strong>de</strong>l calor <strong>de</strong> reacción<br />
Hfinal > H inicial ⇒ ΔH>0<br />
Experimentalmente pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>terminarse el calor absorbido o<br />
liberado cuando se produce una reacción química. Para minimizar errores<br />
en la <strong>de</strong>terminación se realizan reacciones que sean rápidas y completas.<br />
La experiencia se lleva a cabo en dispositivos llamados<br />
calorímetros, que pue<strong>de</strong>n ser a volumen constante o a presión constante.<br />
Los primeros se <strong>de</strong>nominan también bombas calorimétricas y se utilizan<br />
en general para <strong>de</strong>terminar calores <strong>de</strong> combustión.<br />
En la experiencia que se llevará a cabo en el práctico <strong>de</strong> laboratorio<br />
se utilizará un calorímetro a presión constante cuyo esquema es el<br />
siguiente:<br />
Debido al diseño <strong>de</strong> los calorímetros se consi<strong>de</strong>ra que los mismos<br />
son adiabáticos, es <strong>de</strong>cir que no hay flujo <strong>de</strong> calor entre el calorímetro, su<br />
contenido (sistema) y el exterior (o entorno) por lo tanto po<strong>de</strong>mos<br />
consi<strong>de</strong>rar:<br />
q sistema = 0<br />
Debido a que:<br />
Figura 1: Calorímetro<br />
q sistema = q Reacción + q calorímetro<br />
26
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Po<strong>de</strong>mos afirmar:<br />
Por lo tanto:<br />
q Reacción + q calorímetro = 0<br />
q Reacción = - q calorímetro<br />
El calor absorbido o liberado por la reacción será liberado o<br />
absorbido respectivamente por las partes internas <strong>de</strong>l calorímetro que<br />
están en contacto con las sustancias <strong>de</strong> la reacción, en el caso <strong>de</strong> esta<br />
experiencia por una solución <strong>de</strong> HCl, provocando un cambio en la<br />
temperatura. Durante la experiencia se mi<strong>de</strong>n las temperaturas inicial y<br />
final <strong>de</strong>l sistema, con esto se calcula la variación <strong>de</strong> temperatura (Δt)<br />
producida por el calor asociado a la transformación.<br />
Para la reacción que se realizará en el presente trabajo práctico<br />
podremos calcular el calor absorbido o liberado por el calorímetro con la<br />
siguiente ecuación:<br />
don<strong>de</strong>:<br />
mHCl(ac): masa <strong>de</strong> HCl(ac)<br />
q calorímetro = (mHCl(ac) cHCl(ac) + Ccalorímetro) x Δt<br />
cHCl(ac): calor específico <strong>de</strong> HCl(ac) 1 mol/dm 3<br />
Ccalorímetro: capacidad calorífica <strong>de</strong>l calorímetro (compren<strong>de</strong> las partes <strong>de</strong>l<br />
recipiente, agitador y termómetro que están en el interior <strong>de</strong>l calorímetro).<br />
La capacidad calorífica <strong>de</strong>l calorímetro (Ccalorímetro) es un valor que <strong>de</strong>be<br />
conocerse al momento <strong>de</strong> realizar las experiencias y se <strong>de</strong>termina<br />
experimentalmente. A los calorímetros que serán usados en este trabajo<br />
práctico se les <strong>de</strong>terminó previamente la capacidad calorífica por el<br />
método <strong>de</strong> las mezclas.<br />
El calor <strong>de</strong> reacción se calcula <strong>de</strong> la siguiente manera:<br />
q Reacción = -[(mHCl(ac) cHCl(ac) + Ccalorímetro) x Δt]<br />
q calorímetro<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Objetivos generales:<br />
• Conocer y utilizar los conceptos básicos termoquímicos.<br />
• Utilizar los resultados experimentales para interpretar una reacción<br />
<strong>de</strong>s<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista termoquímico.<br />
• Conocer un método que permita <strong>de</strong>terminar experimentalmente el<br />
calor <strong>de</strong> reacción.<br />
• Determinar el calor <strong>de</strong> la reacción entre Mg (s) y HCl (ac).<br />
PARTE EXPERIMENTAL<br />
Objetivo específico: <strong>de</strong>terminar el calor asociado a la reacción que se<br />
produce al poner en contacto un trozo <strong>de</strong> magnesio con solución acuosa<br />
<strong>de</strong> ácido clorhídrico.<br />
Figura 2: Esquema <strong>de</strong>l calorímetro a<br />
utilizar en el laboratorio.<br />
Material y reactivos necesarios<br />
Alambre <strong>de</strong> cobre – probeta – termómetro graduado al 0,1 ºC –<br />
calorímetro.<br />
Solución acuosa <strong>de</strong> ácido clorhídrico (HCl(ac)) 1 mol/dm 3 – Cinta <strong>de</strong><br />
magnesio.<br />
28<br />
Figura 3: Cinta <strong>de</strong> magnesio.
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Técnica<br />
Medir con una probeta apropiada un volumen <strong>de</strong> 200 mL <strong>de</strong> solución<br />
acuosa <strong>de</strong> ácido clorhídrico 1 mol/dm 3 . Verter con cuidado esta<br />
solución <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>l calorímetro.<br />
Observar <strong>de</strong>tenidamente la graduación <strong>de</strong>l termómetro para no<br />
cometer errores en las lecturas <strong>de</strong> temperatura, que se realizarán<br />
durante la experiencia.<br />
Tapar el calorímetro, operando con cuidado ya que están insertados<br />
en la tapa el termómetro y el agitador.<br />
Ubicar el agitador <strong>de</strong> tal manera que no roce el bulbo <strong>de</strong>l termómetro.<br />
Mover el agitador en forma constante y suave 3 , <strong>de</strong> manera ascen<strong>de</strong>nte<br />
y <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nte. Cuando la temperatura se mantenga constante leer la<br />
misma y consignar su valor: temperatura inicial (tinicial).<br />
Pesar con exactitud aproximadamente 0,1 g <strong>de</strong> magnesio, el que se<br />
limpió previamente para eliminar el óxido. Consignar la masa pesada.<br />
La masa <strong>de</strong> magnesio <strong>de</strong>berá conocerse exactamente, pues es necesario<br />
<strong>de</strong>terminar el número <strong>de</strong> moles para los cuales se produjo dicho<br />
<strong>de</strong>sprendimiento <strong>de</strong> calor, ya que éste es una propiedad extensiva. Los<br />
resultados luego serán referidos a la unidad <strong>de</strong> masa <strong>de</strong> la sustancia<br />
inicial (Mg), que en química correspon<strong>de</strong> a un mol.<br />
Envolver la cinta <strong>de</strong> magnesio con hilo <strong>de</strong> cobre 4 como se indica en la<br />
figura 3.<br />
Destapar el calorímetro parcialmente <strong>de</strong> manera que se pueda agregar<br />
la cinta <strong>de</strong> magnesio. Una vez introducida ésta en el calorímetro<br />
tapar inmediatamente, porque la reacción es muy rápida y se <strong>de</strong>ben<br />
evitar las pérdidas <strong>de</strong> calor.<br />
3 La agitación es necesaria para unificar la temperatura, pero ésta <strong>de</strong>be ser suave<br />
porque si se agita vigorosamente el rozamiento producido por el agitador en el líquido<br />
producirá un aumento <strong>de</strong> temperatura, lo que provocará evaporación <strong>de</strong>l líquido<br />
alterando su masa y así se introducirían errores en el cálculo.<br />
4 La reacción <strong>de</strong>berá ser rápida, para disminuir el error por radiación, lo cual se logra<br />
facilitando el <strong>de</strong>sprendimiento <strong>de</strong>l gas H2, producto <strong>de</strong> la reacción. Al envolver la cinta <strong>de</strong><br />
Mg con el alambre <strong>de</strong> cobre se evita la acumulación <strong>de</strong> burbujas <strong>de</strong> H2 (g) en la<br />
superficie <strong>de</strong>l Mg(s), las cuales crearían una atmósfera inerte que retarda la reacción <strong>de</strong>l<br />
metal.<br />
29
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Volver a agitar <strong>de</strong> la forma indicada anteriormente, observar el<br />
Datos:<br />
termómetro y registrar si se <strong>de</strong>tectan cambios <strong>de</strong> temperatura. Cuando<br />
la temperatura permanece constante durante un cierto tiempo registrar<br />
el valor: temperatura final (t final).<br />
Plantear la ecuación correspondiente a la transformación química<br />
producida en el calorímetro.<br />
.................................................................................................................<br />
• Calor específico <strong>de</strong> HCl(ac): c HCl(ac) = 0,93 cal/g grado<br />
• Densidad <strong>de</strong> HCl(ac): d HCl(ac) = 1,04 kg/dm 3 a 20 ºC<br />
Calcular o registrar según corresponda los siguientes parámetros:<br />
• Volumen <strong>de</strong> HCl (ac) = ..................<br />
• Masa <strong>de</strong> HCl (ac), (mHCl(ac)) =...............<br />
• Capacidad calorífica <strong>de</strong>l calorímetro =..................<br />
• Temperatura inicial, t inicial = .................<br />
• Temperatura final, t final = ...................<br />
• Δt = ..............<br />
• Masa <strong>de</strong> magnesio = ..............<br />
¿Se <strong>de</strong>tectó variación <strong>de</strong> temperatura? En caso afirmativo, pre<strong>de</strong>cir <strong>de</strong><br />
qué tipo es la reacción producida <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista<br />
termoquímico. En caso negativo, evaluar a qué se <strong>de</strong>bió la ausencia<br />
<strong>de</strong> cambios <strong>de</strong> la temperatura. Discutir con el profesor y repetir la<br />
experiencia.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
30
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Plantear las expresiones matemáticas y realizar los cálculos<br />
necesarios para obtener el calor <strong>de</strong> reacción por cada mol <strong>de</strong><br />
magnesio que reacciona.<br />
Indicar si el calor <strong>de</strong>terminado (q reacción) correspon<strong>de</strong> a variación <strong>de</strong><br />
entalpía o a variación <strong>de</strong> energía interna. Explicar.<br />
.................................................................................................................<br />
.................................................................................................................<br />
Indicar la ecuación termoquímica correspondiente a la reacción.<br />
.................................................................................................................<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Trabajo Práctico <strong>de</strong> <strong>Laboratorio</strong> Nº4<br />
EQUILIBRIO QUÍMICO: EFECTO DE LA VARIACIÓN DE<br />
TEMPERATURA Y CONCENTRACIÓN DE ESPECIES QUÍMICAS QUE<br />
INTRODUCCIÓN<br />
INTERVIENEN<br />
Las reacciones, incompletas y reversibles, se <strong>de</strong>sarrollan hasta<br />
alcanzar un estado <strong>de</strong> equilibrio y esto ocurre cuando la velocidad <strong>de</strong> la<br />
reacción directa es igual a la velocidad <strong>de</strong> la reacción inversa, a una<br />
<strong>de</strong>terminada temperatura.<br />
Las reacciones reversibles son aquellas en las que se produce la<br />
reacción directa y la inversa simultáneamente. Son incompletas porque<br />
puestos los reactivos en las cantida<strong>de</strong>s estequiométricas correspondientes,<br />
éstos no se consumen totalmente para originar los productos respectivos.<br />
Cuando el sistema alcanza el estado <strong>de</strong> equilibrio químico la<br />
concentración <strong>de</strong> las especies químicas que intervienen se mantiene<br />
constante, siempre que el mismo no experimente una perturbación.<br />
Se entien<strong>de</strong> como perturbación a toda modificación externa <strong>de</strong><br />
alguno <strong>de</strong> los factores que afectan el estado <strong>de</strong> equilibrio químico.<br />
Una reacción en estado <strong>de</strong> equilibrio pue<strong>de</strong> ser representada <strong>de</strong> la<br />
siguiente manera:<br />
aA + bB cC +dD<br />
La expresión <strong>de</strong> la constante <strong>de</strong> equilibrio (Keq) es:<br />
[C] c . [D] d Keq expresada en función <strong>de</strong> las<br />
Keq = concentraciones en mol/L se simboliza Kc<br />
[A] a . [B] b<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Objetivos generales<br />
• Analizar si la temperatura y la concentración <strong>de</strong> las especies químicas<br />
que intervienen en la reacción en equilibrio son factores que, al<br />
modificarse, <strong>de</strong>sestabilizan el estado <strong>de</strong> equilibrio <strong>de</strong> una reacción.<br />
• Establecer cual es la respuesta <strong>de</strong> una reacción en equilibrio ante una<br />
perturbación.<br />
PARTE EXPERIMENTAL<br />
Experiencia N° 1: Cambios <strong>de</strong> temperatura sobre un s istema en<br />
equilibrio en fase gaseosa.<br />
Se estudiará el siguiente sistema en equilibrio:<br />
2 NO2 (g) N2O4 (g) ∆H
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
hayan llenado el tubo y taparlo con tapón <strong>de</strong> goma. Observar el color.<br />
Consignar el color: …………………………………………………………<br />
Dejar que el tubo <strong>de</strong> ensayo se enfríe hasta alcanzar la temperatura<br />
ambiente.<br />
Una vez frío, colocar el tubo en baño <strong>de</strong> hielo. Dejar unos minutos y<br />
observar luego el color.<br />
Consignar los cambios <strong>de</strong> color: …………………………………………<br />
……………………………………………………………………………….<br />
¿Qué se pue<strong>de</strong> afirmar respecto <strong>de</strong> la concentración <strong>de</strong> dióxido <strong>de</strong><br />
nitrógeno luego <strong>de</strong> la perturbación?.........................................................<br />
……..……………………………………………………………………………<br />
Retirar el tubo <strong>de</strong>l baño <strong>de</strong> hielo y colocarlo en baño <strong>de</strong> agua a<br />
temperatura ambiente, <strong>de</strong>jándolo unos minutos.<br />
Colocar el tubo en baño <strong>de</strong> agua hirviendo y observar nuevamente el<br />
color <strong>de</strong>l sistema.<br />
Consignar los cambios <strong>de</strong> color:….…………………………………..<br />
……………………………………………………………………………………<br />
¿Qué se pue<strong>de</strong> afirmar respecto <strong>de</strong> la concentración <strong>de</strong> dióxido <strong>de</strong><br />
nitrógeno luego <strong>de</strong> la perturbación?.........................................................<br />
………………………………………………………………………………………<br />
En función <strong>de</strong> los cambios observados al perturbar el sistema cuando<br />
se lo enfrió y cuando se lo calentó, indicar:<br />
a) Si la temperatura afecta el estado <strong>de</strong> equilibrio…………………………...<br />
b) El sentido <strong>de</strong> <strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong>l sistema en cada caso:<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Al enfriar el sistema (disminución <strong>de</strong> temperatura) …………………………..<br />
Al calentar el sistema (aumento <strong>de</strong> temperatura) …………………………….<br />
………………………………………………………………………………………<br />
Indicar si el valor <strong>de</strong> la constante <strong>de</strong> equilibrio <strong>de</strong>l sistema se modifica<br />
ante cambios <strong>de</strong> la temperatura, <strong>de</strong> ser así especificar si aumenta o<br />
disminuye el valor <strong>de</strong> la misma cuando aumenta la temperatura.<br />
………………………………………………………………………………………<br />
………………………………………………………………………………………<br />
Experiencia N° 2: Cambios <strong>de</strong> temperatura sobre un s istema en<br />
equilibrio en fase líquida.<br />
Se estudiará el siguiente sistema en equilibrio:<br />
[Co(H2O)6] 2+ (ac) + 4 Cl - (ac) [CoCl4] 2- (ac) + 6 H2O(l) ΔH>0.<br />
(rosa) (azul)<br />
Objetivo específico: Detectar si cambios en la temperatura <strong>de</strong>l sistema<br />
modifican el equilibrio y en función <strong>de</strong> ello <strong>de</strong>ducir en qué dirección se<br />
<strong>de</strong>sarrolla la reacción hasta alcanzar un nuevo estado <strong>de</strong> equilibrio.<br />
Materiales y drogas necesarios:<br />
2 tubos <strong>de</strong> ensayos – gradilla – vaso <strong>de</strong> precipitado <strong>de</strong> 100 mL – pinza <strong>de</strong><br />
ma<strong>de</strong>ra – mechero – hielo.<br />
Solución acuosa <strong>de</strong> cloruro <strong>de</strong> cobalto 0,2 mol/L – cloruro <strong>de</strong> sodio sólido.<br />
Técnica:<br />
Numerar los dos tubos <strong>de</strong> ensayo.<br />
Colocar 3 mL <strong>de</strong> la solución acuosa <strong>de</strong> cloruro <strong>de</strong> cobalto en cada uno<br />
<strong>de</strong> lo tubos <strong>de</strong> ensayo.<br />
Dejar el tubo Nº1 a temperatura ambiente como testigo <strong>de</strong>l color.<br />
35
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Consignar el color: ……………………….<br />
Calentar el tubo Nº2 a la llama <strong>de</strong>l mechero hasta observar un cambio<br />
<strong>de</strong> color.<br />
Consignar el color: ……………………….<br />
Dejar el tubo a temperatura ambiente y luego colocarlo en un baño <strong>de</strong><br />
agua con hielo. Observar el color.<br />
Consignar el color: ……………………….<br />
De acuerdo a lo observado indicar:<br />
A bajas temperaturas, ¿<strong>de</strong> qué especies químicas hay mayor<br />
concentración?....................................................................................<br />
A altas temperaturas, ¿cuál es la especie química presente en mayor<br />
concentración?....................................................................................<br />
¿Qué reacción (directa o inversa) se ve favorecida por el aumento en<br />
la temperatura?.....................................................................................<br />
¿Y por la disminución?..........................................................................<br />
Luego <strong>de</strong> haber efectuado las experiencias Nº 1 y Nº 2 y teniendo en<br />
cuenta la información energética dada para cada reacción, indicar:<br />
a) ¿Qué reacción (endotérmica o exotérmica) se ve favorecida por<br />
aumentos <strong>de</strong> temperatura?...........................................................<br />
b) ¿Qué reacción (endotérmica o exotérmica) se ve favorecida por<br />
disminución <strong>de</strong> temperatura?........................................................<br />
Experiencia N° 3: Cambios <strong>de</strong> concentración <strong>de</strong> una d e las especies<br />
químicas que intervienen en la reacción en equilibrio.<br />
Se estudiará el siguiente sistema en equilibrio:<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
2CrO4 = (ac) + 2H + (ac) Cr2O7 = (ac) + H2O(l)<br />
(amarillo) (anaranjado)<br />
Objetivo específico: Detectar si cambios en la concentración <strong>de</strong> protones<br />
modifica el estado <strong>de</strong> equilibrio y en función <strong>de</strong> ello <strong>de</strong>ducir en qué<br />
dirección se <strong>de</strong>sarrolla la reacción hasta alcanzar un nuevo estado <strong>de</strong><br />
equilibrio.<br />
Materiales y reactivos necesarios<br />
2 tubos <strong>de</strong> ensayo – gradilla – gotero.<br />
Solución acuosa <strong>de</strong> cromato <strong>de</strong> potasio 0,1 mol/L – solución acuosa <strong>de</strong><br />
ácido clorhídrico 0,1 mol/L – solución acuosa <strong>de</strong> hidróxido <strong>de</strong> sodio 0,1<br />
mol/L.<br />
Técnica<br />
Colocar en dos tubos <strong>de</strong> ensayo 1 cm 3 <strong>de</strong> solución acuosa <strong>de</strong> cromato <strong>de</strong><br />
potasio 0,1 mol/L.<br />
Dejar uno <strong>de</strong> los tubos como testigo <strong>de</strong>l color.<br />
Consignar el color : …………………………………………………<br />
Agregar al tubo restante, 5 gotas <strong>de</strong> solución acuosa <strong>de</strong> ácido clorhídrico<br />
0,1 mol/L. Observar la coloración y compararla con la <strong>de</strong>l testigo.<br />
Consignar el cambio <strong>de</strong> color observado: …………………………………<br />
Indicar si las concentraciones <strong>de</strong> cromato y dicromato aumentaron,<br />
disminuyeron o se mantuvieron constantes <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la perturbación.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
37
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Al tubo que se le agregó ácido clorhídrico, adicionarle 5 gotas <strong>de</strong> solución<br />
acuosa <strong>de</strong> hidróxido <strong>de</strong> sodio 0,1 mol/L. Observar la coloración y<br />
compararla con la <strong>de</strong>l testigo.<br />
Consignar el cambio <strong>de</strong> color observado:………………………………..<br />
Indicar si las concentraciones <strong>de</strong> cromato y dicromato aumentaron,<br />
disminuyeron o se mantuvieron constantes <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la perturbación.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
¿Qué reacción (directa o inversa) se ve favorecida por el aumento en la<br />
concentración <strong>de</strong> protones?.........................................................................<br />
…………………………………………………………………………………...<br />
¿Qué reacción (directa o inversa) se ve favorecida por disminución en la<br />
concentración <strong>de</strong> protones?.........................................................................<br />
…………………………………………………………………………………...<br />
Experiencia 4: Cambios <strong>de</strong> concentración <strong>de</strong> alguna <strong>de</strong> las especies<br />
químicas que intervienen en la reacción en equilibrio.<br />
Se estudiará el siguiente sistema en equilibrio:<br />
Fe 3+ (ac) + SCN - (ac) [ Fe (SCN) ] 2+ (ac)<br />
38<br />
(rojo)<br />
Objetivo específico: Detectar si cambios en la concentración <strong>de</strong> Fe 3+ o <strong>de</strong><br />
SCN - modifican el estado <strong>de</strong> equilibrio y en función <strong>de</strong> ello <strong>de</strong>ducir en qué<br />
dirección se <strong>de</strong>sarrolla la reacción hasta alcanzar un nuevo estado <strong>de</strong><br />
equilibrio.
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Materiales y reactivos necesarios<br />
3 tubos <strong>de</strong> ensayo – gradilla – espátula.<br />
Solución acuosa <strong>de</strong> cloruro férrico 0,1% m/V – solución acuosa <strong>de</strong><br />
sulfocianuro <strong>de</strong> potasio 0,1% m/m – fluoruro <strong>de</strong> sodio sólido – sulfocianuro<br />
<strong>de</strong> potasio sólido.<br />
Técnica<br />
Numerar los tres tubos <strong>de</strong> ensayo.<br />
Colocar en uno <strong>de</strong> los tubos <strong>de</strong> ensayo 2 cm 3 <strong>de</strong> solución acuosa <strong>de</strong><br />
cloruro férrico 0,1% m/V, agregar unos 2 cm 3 <strong>de</strong> solución acuosa <strong>de</strong><br />
sulfocianuro <strong>de</strong> potasio 0,1% m/m.<br />
Mezclar bien y diluir con agua <strong>de</strong>stilada.<br />
Dividir la solución en los tres tubos.<br />
Dejar el tubo Nº 1 como testigo.<br />
Consignar el color : ……………………………………………<br />
Agregar al tubo Nº 2 una pequeña porción <strong>de</strong> sulfocianuro <strong>de</strong> potasio<br />
sólido. Observar la coloración y compararla con la <strong>de</strong>l testigo.<br />
Consignar el cambio <strong>de</strong> color observado: …………………………………<br />
Indicar si la concentración <strong>de</strong> [Fe (SCN)] 2+ (ac), aumentó, disminuyó o se<br />
mantuvo constantes <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la perturbación. ………………………….<br />
En función <strong>de</strong>l cambio en la concentración <strong>de</strong> [Fe (SCN)] 2+ (ac) indicar si<br />
la concentración <strong>de</strong> Fe 3+ aumentó, disminuyó o se mantuvo constante<br />
<strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la perturbación: …………………………………………………..<br />
………………………………………………………………………………...…<br />
…………………………………………………………………………………...<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
¿Qué reacción (directa o inversa) se ve favorecida por el aumento en la<br />
concentración <strong>de</strong> SCN - ?...............................................................................<br />
Agregar al tubo Nº 3 una pequeña porción <strong>de</strong> fluoruro <strong>de</strong> sodio. Observar<br />
la coloración y compararla con la <strong>de</strong>l testigo.<br />
Consignar el cambio <strong>de</strong> color observado: …………………………………<br />
Indicar si la concentración <strong>de</strong> [Fe (SCN)] 2+ (ac), aumentó, disminuyó o se<br />
mantuvo constante <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la perturbación: ………………………….<br />
En función <strong>de</strong>l cambio en la concentración <strong>de</strong> [Fe (SCN)] 2+ (ac) indicar si<br />
la concentración <strong>de</strong> SCN - aumentó, disminuyó o se mantuvo constante<br />
<strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la perturbación: …………………………………………………..<br />
…………………………………………………………………………………...<br />
…………………………………………………………………………………..<br />
¿Qué reacción (directa o inversa) se ve favorecida por el agregado <strong>de</strong><br />
fluoruro <strong>de</strong> sodio? ……………………………………………………………..<br />
……………………………………………………………………………….......<br />
CONCLUSIÓN<br />
Luego <strong>de</strong> haber realizado las 4 experiencias, presentar una generalización<br />
respecto a cómo respon<strong>de</strong> un sistema en equilibrio químico ante una<br />
perturbación.<br />
……………………………………………………………………………………….<br />
……………………………………………………………………………………….<br />
……………………………………………………………………………………….<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Trabajo Práctico <strong>de</strong> <strong>Laboratorio</strong> Nº5<br />
EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE: DETERMINACIÓN DE pH MEDIANTE<br />
INTRODUCCION<br />
Autoionización <strong>de</strong>l agua-pH<br />
INDICADORES ÁCIDO-BASE Y pH-METRO<br />
El agua es un electrolito extremadamente débil cuya ionización<br />
pue<strong>de</strong> representarse por la ecuación:<br />
H2O(l) + H2O(l) H3O + (ac) + OH - (ac)<br />
Se produce la transferencia <strong>de</strong> un H + <strong>de</strong> una molécula <strong>de</strong> agua a<br />
otra, originando los iones oxonios e hidróxidos, se <strong>de</strong>duce que el agua es<br />
anfiprótica, es <strong>de</strong>cir que se comporta como ácido y como base según la<br />
teoría <strong>de</strong> Brönsted-Lowry.<br />
La constante <strong>de</strong> ionización para el equilibrio planteado es:<br />
Kionización= Kw = [H3O + ]. [OH - ]<br />
Dado que en el agua pura las concentraciones <strong>de</strong> iones H3O + y <strong>de</strong><br />
iones OH - son iguales, por relación molar 1: 1, se cumple que el medio no<br />
tiene carácter ácido ni básico, es <strong>de</strong>cir que es neutro:<br />
[H3O + ] = [OH - ]<br />
Se ha <strong>de</strong>terminado experimentalmente que a 25 °C di chas<br />
concentraciones son <strong>de</strong> 1 10 -7 mol/L, por lo tanto:<br />
Kw= 1 10 -7 . 1 10 -7 Kw= 1 10 -14 (a 25 ºC)<br />
41
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Kw permanece constante, a temperatura constante, <strong>de</strong> manera tal,<br />
que si aumenta la concentración <strong>de</strong> uno <strong>de</strong> los iones disminuye la <strong>de</strong>l otro<br />
porque el producto <strong>de</strong> ambas se mantiene constante. Si al agua se le<br />
agrega un ácido, la [H3O + ] aumenta, como consecuencia el equilibrio se<br />
<strong>de</strong>splaza hacia la izquierda y [OH - ] disminuye, en el sistema resultante la<br />
[H3O + ] es mayor que 10 -7 mol/L (a 25°C), el medio es ácido.<br />
Si al agua se le agrega una base, la [OH - ] aumenta, como<br />
consecuencia el equilibrio se <strong>de</strong>splaza hacia la izquierda y la [H3O + ]<br />
disminuye. En el sistema resultante la [OH - ] es mayor que 10 -7 mol/L (a<br />
25°C), el medio es básico.<br />
En función <strong>de</strong> lo expuesto:<br />
Si [H3O + ] = [OH - ] = 1 10 -7 mol/L, el medio es neutro<br />
Si [H3O + ] > [OH - ] ; [H3O + ] > 1 10 -7 mol/L, el medio es ácido a 25°C<br />
Si [H3O + ] < [OH - ] ; [H3O + ] < 1 10 -7 mol/L, el medio es básico<br />
En 1909 Sorensen propuso utilizar, en lugar <strong>de</strong> la concentración <strong>de</strong><br />
H3O + el logaritmo negativo <strong>de</strong> dicha concentración y llamó a esta<br />
expresión potencial <strong>de</strong> hidrógeno, indicándolo con el símbolo pH.<br />
pH = - log [H3O + ] por lo tanto [H3O + ] = 10 -pH<br />
De manera análoga se <strong>de</strong>fine pOH:<br />
pOH = -log [OH - ] por lo tanto [OH - ] = 10 -pOH<br />
Relacionando la concentraciones <strong>de</strong> los iones H3O + e OH - ,<br />
potencial hidrógeno (pH) y potencial hidróxido (pOH) :<br />
Si [H3O + ] = [OH - ] , pH = pOH = 7, medio neutro.<br />
Si [H3O + ] > [OH - ] , pH< 7 y pOH > 7, medio ácido. a 25°C<br />
Si [H3O + ] < [OH - ] , pH >7 y pOH < 7, medio básico.<br />
42
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Indicadores ácido-base<br />
Los indicadores ácido-base son compuestos orgánicos que en<br />
solución acuosa actúan como ácidos o bases débiles. Po<strong>de</strong>mos<br />
representar a la especie química que actúa como ácido con la simbología<br />
HIn (pue<strong>de</strong> tener o no carga) y a su base conjugada con In - (la cual<br />
pue<strong>de</strong> también tener o no carga). Estos compuestos tienen la<br />
particularidad <strong>de</strong> presentar un cierto color en su forma sin ionizar (HIn) y<br />
el ión que originan en solución (In - ) otro color diferente, o alguna <strong>de</strong> estas<br />
especies químicas pue<strong>de</strong> ser incolora.<br />
Por tratarse <strong>de</strong> electrolitos débiles, en solución acuosa se<br />
establece un equilibrio ácido-base que se pue<strong>de</strong> representar:<br />
HIn (ac) + H2O In - (ac)+ H3O + (ac)<br />
Azul Amarillo<br />
Para este ejemplo cuando el indicador se agrega a un medio muy<br />
ácido (alta concentración <strong>de</strong> H3O + (ac)) predomina el color azul porque el<br />
equilibrio <strong>de</strong>l indicador está más <strong>de</strong>splazado hacia la izquierda. Cuando el<br />
medio al que se agrega el indicador es básico predomina el color amarillo<br />
porque el equilibrio <strong>de</strong>l indicador se <strong>de</strong>splaza hacia la <strong>de</strong>recha.<br />
es:<br />
La constante <strong>de</strong> ionización <strong>de</strong>l ácido débil HIn en solución acuosa<br />
KiHIn =<br />
[In - ] [ H3O + ]<br />
[HIn]<br />
Despejando la relación [HIn] [ H3O + ]<br />
=<br />
[In - ] KiHIn<br />
De acuerdo a esta expresión la relación [HIn]/ [In - ] será alta o baja<br />
según la concentración <strong>de</strong> H3O + en el medio.<br />
43
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Si la [H3O + ] es más alta que la <strong>de</strong> [OH - ] el equilibrio estará<br />
<strong>de</strong>splazado hacia la izquierda predominando la especie HIn y en<br />
consecuencia se observará el color azul. Si por el contrario la [OH - ] es<br />
mayor que la [H3O + ] el equilibrio estará <strong>de</strong>splazado hacia la <strong>de</strong>recha ,<br />
predominando la especie In - y se observará el color que le correspon<strong>de</strong> a<br />
la misma, en el ejemplo color amarillo.<br />
La distinción entre ambos colores por el ojo humano es posible<br />
cuando la relación entre las concentraciones <strong>de</strong> ambas especies químicas<br />
es aproximadamente igual a 10. Este límite es algo arbitrario porque<br />
<strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong>l indicador en particular y <strong>de</strong> la sensibilidad <strong>de</strong>l observador:<br />
Cuando [HIn] ≥ 10 se observa el color <strong>de</strong> la especie HIn<br />
[In - ]<br />
y [HIn] ≤ 1/10 se observa el color <strong>de</strong> la especie In -<br />
[In - ]<br />
El cambio <strong>de</strong> un color a otro no es brusco sino que se produce<br />
gradualmente en un rango <strong>de</strong>terminado <strong>de</strong> pH. Este intervalo <strong>de</strong> pH se<br />
<strong>de</strong>nomina rango <strong>de</strong> viraje <strong>de</strong>l indicador, se <strong>de</strong>termina experimentalmente<br />
y sus límites exactos <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>n <strong>de</strong>l juicio <strong>de</strong>l observador.<br />
En función <strong>de</strong> lo expresado anteriormente, en general para un<br />
indicador <strong>de</strong>terminado el rango <strong>de</strong> viraje aproximado está dado por la<br />
siguiente ecuación:<br />
pH ≈ pKi HIn ± 1, siendo Ki HIn la constante <strong>de</strong> ionización <strong>de</strong>l indicador<br />
Los indicadores ácido-base son muy útiles para <strong>de</strong>terminar<br />
colorimétricamente en que rango <strong>de</strong> pH se encuentra el pH <strong>de</strong> un sistema.<br />
Cuando se utilizan mezclas <strong>de</strong> indicadores se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>terminar el pH con<br />
mayor aproximación. Si la mezcla es tal que se produce una serie <strong>de</strong><br />
colores distintos en un intervalo <strong>de</strong> valores <strong>de</strong> pH diferentes, se <strong>de</strong>nomina<br />
indicador universal. Éste se pue<strong>de</strong> presentar comercialmente en forma <strong>de</strong><br />
papel (papel indicador) ó <strong>de</strong> solución líquida. Existe un indicador ácido-<br />
44
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
base llamado papel <strong>de</strong> tornasol, que consiste en tiras <strong>de</strong> papel que han<br />
sido impregnadas con solución acuosa <strong>de</strong> un indicador ácido-base y<br />
pue<strong>de</strong>n ser azules o rojas. Cuando el papel <strong>de</strong> tornasol en contacto con<br />
una sustancia o solución al estado líquido presenta coloración roja, el<br />
medio es ácido, indicando la predominancia <strong>de</strong> H3O + sobre OH - . Si el<br />
color que presenta es azul el medio es básico o alcalino, indicando<br />
predominancia <strong>de</strong> OH - sobre H3O + en ése sistema.<br />
El valor <strong>de</strong>l pH se pue<strong>de</strong> medir <strong>de</strong> forma precisa mediante un<br />
potenciómetro, también conocido como pH-metro, un instrumento que<br />
mi<strong>de</strong> la diferencia <strong>de</strong> potencial entre dos electrodos: un electrodo <strong>de</strong><br />
referencia (generalmente <strong>de</strong> plata/cloruro <strong>de</strong> plata) y un electrodo <strong>de</strong><br />
vidrio que es sensible al ión hidrógeno. El medidor <strong>de</strong>be estar calibrado<br />
con una solución <strong>de</strong> pH conocido, llamada "buffer". Los buffer o<br />
amortiguadores resisten las variaciones <strong>de</strong> pH y tienen valores <strong>de</strong> pH<br />
específicos a temperaturas <strong>de</strong>terminadas.<br />
La <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong>l pH es uno <strong>de</strong> los procedimientos analíticos<br />
más importantes y más usados en ciencias tales como química,<br />
bioquímica y la química <strong>de</strong> suelos.<br />
Objetivos generales<br />
• Reconocer diferentes formas <strong>de</strong> <strong>de</strong>terminar el pH <strong>de</strong> una solución<br />
acuosa.<br />
• Utilizar el valor <strong>de</strong> pH <strong>de</strong> una solución para <strong>de</strong>ducir los procesos ácido-<br />
base que predominan.<br />
PARTE EXPERIMENTAL<br />
Experiencia N° 1: Uso <strong>de</strong> Indicadores ácido-base en la <strong>de</strong>terminación<br />
<strong>de</strong> pH.<br />
Objetivo específico: <strong>de</strong>terminar el rango <strong>de</strong> pH en el cual se encuentra<br />
el pH <strong>de</strong> una solución incógnita, mediante el uso <strong>de</strong> indicadores ácido-<br />
base.<br />
45
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Materiales y reactivos necesarios:<br />
Gradilla con tubos <strong>de</strong> ensayo – pipeta graduada <strong>de</strong> 5 mL – gotero.<br />
Solución incógnita – solución <strong>de</strong> heliantina – solución <strong>de</strong> fenoftaleína –<br />
solución <strong>de</strong> azul <strong>de</strong> bromotimol.<br />
Técnica:<br />
Colocar en un tubo <strong>de</strong> ensayo, limpio y seco, 2 mL <strong>de</strong> solución<br />
incógnita medidos con pipeta.<br />
Agregar dos gotas <strong>de</strong> alguno <strong>de</strong> los indicadores disponibles.<br />
Consignar el color resultante: ...............................................................<br />
De acuerdo al color observado y consultando la tabla correspondiente,<br />
indicar en que rango <strong>de</strong> pH pue<strong>de</strong> encontrarse el pH <strong>de</strong> la solución<br />
incógnita.<br />
.................................................................................................................<br />
...............................................................................................................<br />
¿Con estos resultados, es posible indicar si el medio es ácido, básico<br />
o neutro?<br />
.................................................................................................................<br />
.................................................................................................................<br />
¿El uso <strong>de</strong> este indicador permitió <strong>de</strong>ducir el pH <strong>de</strong> la solución<br />
incógnita con cierta precisión?<br />
.................................................................................................................<br />
.................................................................................................................<br />
En caso <strong>de</strong> no po<strong>de</strong>r <strong>de</strong>terminar <strong>de</strong> manera aproximada el pH <strong>de</strong> la<br />
solución incógnita, repetir el procedimiento en otro tubo <strong>de</strong> ensayo con<br />
alguno <strong>de</strong> los restantes indicadores disponibles.<br />
46
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Consignar el color resultante: ...............................................................<br />
De acuerdo al color observado y consultando nuevamente la tabla, ¿se<br />
pue<strong>de</strong> indicar con mayor precisión en que rango <strong>de</strong> pH se encuentra el<br />
pH <strong>de</strong> la solución incógnita y si el medio es ácido, básico o neutro?<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
Si se consi<strong>de</strong>ra necesario repetir la <strong>de</strong>terminación con un tercer<br />
indicador.<br />
En función <strong>de</strong> los resultados obtenidos en el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> la<br />
experiencia, y consultando el Cua<strong>de</strong>rnillo <strong>de</strong> Tablas, completar el<br />
siguiente cuadro:<br />
♦ Indicador: 1:…………… 2:…………… 3:……………<br />
♦ Color<br />
♦ Rango<br />
♦ Medio<br />
Indicar en que rango <strong>de</strong> pH se encuentra el pH <strong>de</strong> la solución<br />
incógnita. ……………………………………………………………………..<br />
Indicar si el medio <strong>de</strong> la solución incógnita es ácido, básico o neutro.<br />
………………………………………………………………………………<br />
Consultar con los docentes cuál es el soluto <strong>de</strong> dicha solución y<br />
justificar el valor <strong>de</strong> pH <strong>de</strong>terminado. Plantear la/s ecuación/es<br />
químicas que correspondan.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
47
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Experiencia N° 2: Medición <strong>de</strong> pH con pH-metro.<br />
Objetivos específicos:<br />
• Determinar el valor <strong>de</strong> pH <strong>de</strong> una muestra <strong>de</strong> agua <strong>de</strong> pozo y <strong>de</strong> una<br />
muestra proveniente <strong>de</strong> un tanque <strong>de</strong> almacenaje.<br />
• Comparar y explicar las diferencias en los valores <strong>de</strong> pH según la<br />
proce<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong> la muestra <strong>de</strong> agua.<br />
• Corregir el pH <strong>de</strong> las muestras <strong>de</strong> agua <strong>de</strong> acuerdo al rango <strong>de</strong> pH<br />
óptimo <strong>de</strong>l agua para riego (6,0 – 6,5).<br />
Materiales y reactivos necesarios:<br />
Muestra <strong>de</strong> agua <strong>de</strong> pozo – muestra <strong>de</strong> agua <strong>de</strong> tanque – 2 vasos <strong>de</strong><br />
precipitado <strong>de</strong> 100 cm 3 – probeta <strong>de</strong> 100 cm 3 – bureta – pH-metro –<br />
solución acuosa <strong>de</strong> ácido nítrico 25 % (V/V)<br />
Técnica:<br />
Medir con probeta 80 cm 3 <strong>de</strong> agua <strong>de</strong> pozo y colocarla en un vaso <strong>de</strong><br />
precipitado <strong>de</strong> 100 cm 3 .<br />
Introducir en el agua el electrodo <strong>de</strong>l pH-metro y consignar el valor<br />
observado.<br />
pHagua <strong>de</strong> pozo = ………………<br />
Explicar el valor <strong>de</strong> pH medido.<br />
………………………………………………………………………………….<br />
…………………………………………………………………………………..<br />
Repetir el procedimiento anterior utilizando agua <strong>de</strong> tanque.<br />
pHagua <strong>de</strong> tanque = ………………<br />
48
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Comparar ambos valores registrados.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
A cada muestra <strong>de</strong> agua agregar con bureta, gota a gota, solución<br />
acuosa <strong>de</strong> ácido nítrico 25 % (V/V) hasta alcanzar un valor <strong>de</strong> pH<br />
<strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>l rango <strong>de</strong> pH óptimo <strong>de</strong> agua para riego.<br />
Observar y completar el siguiente cuadro:<br />
N° gotas <strong>de</strong><br />
HNO3(ac)<br />
Agua <strong>de</strong> pozo Agua <strong>de</strong> tanque<br />
pH N° gotas <strong>de</strong><br />
HNO3(ac)<br />
Registrar el volumen <strong>de</strong> solución acuosa <strong>de</strong> ácido nítrico 25 % (V/V)<br />
utilizado en cada muestra <strong>de</strong> agua.<br />
V HNO3(ac) 25 % (V/V)<br />
49<br />
pH<br />
Agua <strong>de</strong> pozo Agua <strong>de</strong> tanque<br />
Indicar qué ocurre con la concentración <strong>de</strong> iones hidróxido a medida<br />
que transcurre la experiencia.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Indicar la ecuación química que representa la transformación que<br />
ocurrió cuando se agregó ácido a las muestras <strong>de</strong> agua.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
Dar el nombre <strong>de</strong> la transformación <strong>de</strong>scripta anteriormente.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
Calcular qué volumen <strong>de</strong> solución acuosa <strong>de</strong> HNO3 25 % (V/V) se<br />
necesita agregar a 100 litros <strong>de</strong>l agua <strong>de</strong> pozo y a 100 litros <strong>de</strong>l agua<br />
<strong>de</strong> tanque, a<strong>de</strong>cuando el pH <strong>de</strong> las mismas para utilizarlas en riego.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
Experiencia N° 3: pH y proceso ácido base.<br />
Objetivo específico: Comprobar los procesos ácido-base que ocurren en<br />
diversas soluciones acuosas, <strong>de</strong>terminando experimentalmente el pH<br />
aproximado <strong>de</strong> dichas soluciones con indicadores ácido-base.<br />
Materiales y reactivos necesarios:<br />
Gradilla con tubos <strong>de</strong> ensayo – placa <strong>de</strong> toque - vaso <strong>de</strong> precipitado <strong>de</strong><br />
250 mL – papel indicador universal – varilla <strong>de</strong> vidrio - tela <strong>de</strong> amianto –<br />
trípo<strong>de</strong> – mechero – tapones <strong>de</strong> goma para tubos <strong>de</strong> ensayo - goteros.<br />
Soluciones acuosas <strong>de</strong> concentración 0,1 mol/dm 3 <strong>de</strong> las siguientes<br />
sustancias: amoníaco – cloruro <strong>de</strong> sodio – sulfato cúprico – acetato <strong>de</strong><br />
amonio – carbonato ácido <strong>de</strong> sodio – solución <strong>de</strong> indicador universal.<br />
Técnica:<br />
Disponer <strong>de</strong> cinco tubos <strong>de</strong> ensayo limpios y secos; numerarlos con<br />
marcador para tubos.<br />
50
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Colocar en cada uno <strong>de</strong> los tubos 5 mL <strong>de</strong> la solución acuosa que se<br />
indica a continuación:<br />
Tubo N° 1: sol. ac. <strong>de</strong> amoníaco.<br />
Tubo N° 2: sol. ac. <strong>de</strong> cloruro <strong>de</strong> sodio.<br />
Tubo N° 3: sol. ac. <strong>de</strong> carbonato ácido <strong>de</strong> sodio.<br />
Tubo N° 4: sol. ac. <strong>de</strong> acetato <strong>de</strong> amonio.<br />
Tubo Nº 5: sol. ac. <strong>de</strong> sulfato cúprico.<br />
Colocar los tubos <strong>de</strong> ensayo, <strong>de</strong>sprovistos <strong>de</strong> tapón, en baño <strong>de</strong> agua<br />
hirviendo, <strong>de</strong>jándolos durante algunos segundos con el fin <strong>de</strong> eliminar<br />
los gases disueltos que contienen.<br />
Retirar los tubos <strong>de</strong>l baño <strong>de</strong> agua, tapar con tapones <strong>de</strong> goma y <strong>de</strong>jar<br />
enfriar.<br />
Una vez que alcanzaron la temperatura ambiente agregar dos gotas<br />
<strong>de</strong> solución <strong>de</strong> indicador Universal a los tubos Nº 1, 2, 3 y 4 agitar para<br />
homogeneizar.<br />
Introducir la varilla <strong>de</strong> vidrio en la solución <strong>de</strong>l tubo Nº 5 y con la<br />
misma hume<strong>de</strong>cer la tira <strong>de</strong> papel indicador universal colocada en una<br />
<strong>de</strong> las cavida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> la placa <strong>de</strong> toque.<br />
Observar el color que toma el indicador en cada uno <strong>de</strong> los casos y<br />
completar el siguiente cuadro:<br />
Solución Color observado pH aproximado a 25 ºC 5<br />
Amoníaco<br />
Cloruro <strong>de</strong> sodio<br />
Carbonato ácido <strong>de</strong> Sodio<br />
Acetato <strong>de</strong> amonio<br />
Sulfato cúprico<br />
5<br />
Consultando la escala <strong>de</strong> pH <strong>de</strong>l indicador universal observado. Para el caso <strong>de</strong> sulfato<br />
<strong>de</strong> cobre usar la rueda <strong>de</strong>l papel indicador.<br />
51
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Justificar los valores <strong>de</strong> pH encontrados para cada una <strong>de</strong> las<br />
soluciones teniendo en cuenta los procesos que pudieron ocurrir en<br />
dichos sistemas y utilizar el lenguaje simbólico.<br />
………………………………………………….………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
………………………………………………………………….………………<br />
52
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Trabajo Práctico <strong>de</strong> <strong>Laboratorio</strong> Nº6<br />
DISOLUCIÓN DE SÓLIDOS EN LÍQUIDOS – EQUILIBRIO DE<br />
INTRODUCCION<br />
SOLUBILIDAD<br />
Algunas sustancias puras no son miscibles o solubles entre sí,<br />
otras son muy poco solubles, y en algunos casos en cualquier proporción<br />
que se mezclen originan una solución. Esto nos lleva a preguntarnos ¿por<br />
qué una sustancia que se disuelve en un solvente no lo hace en otro?. La<br />
respuesta a esta pregunta se obtiene <strong>de</strong> la <strong>de</strong>scripción <strong>de</strong>l fenómeno <strong>de</strong><br />
disolución y su vinculación con la estructura química <strong>de</strong>l solvente y <strong>de</strong>l<br />
soluto. Como regla general esperamos que una sustancia sea soluble en<br />
otra cuando las fuerzas <strong>de</strong> interacción soluto-solvente sean <strong>de</strong> magnitud<br />
comparable con las <strong>de</strong> soluto-soluto. Estas fuerzas <strong>de</strong> interacción varían<br />
en magnitud con la naturaleza <strong>de</strong> las moléculas tanto <strong>de</strong>l solvente como<br />
<strong>de</strong>l soluto. Por ejemplo, el agua, al poseer un momento dipolar alto, es<br />
capaz <strong>de</strong> interactuar con iones positivos y negativos con una gran<br />
eficiencia. En principio, una sustancia iónica será soluble en cualquier<br />
solvente cuyas moléculas tengan momento dipolar, es <strong>de</strong>cir, un solvente<br />
polar. Si las moléculas <strong>de</strong>l solvente no presentan momento dipolar se<br />
dice que es un solvente no polar 6 . En general se pue<strong>de</strong> afirmar que un<br />
solvente polar podrá disolver a toda sustancia que sea polar; <strong>de</strong> la misma<br />
forma un solvente no polar disolverá sustancias no polares.<br />
La cantidad máxima <strong>de</strong> una sustancia que se pue<strong>de</strong> disolver en<br />
una <strong>de</strong>terminada cantidad <strong>de</strong> solvente, a una temperatura específica, se<br />
<strong>de</strong>nomina solubilidad. Esta <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la naturaleza <strong>de</strong>l soluto y <strong>de</strong>l<br />
solvente, <strong>de</strong> la temperatura y en el caso <strong>de</strong> solutos al estado gaseoso con<br />
solventes líquidos, también <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la presión <strong>de</strong>l gas sobre la<br />
solución.<br />
6 Por ejemplo: el benceno, este solvente disuelve al aceite (líquido no polar)<br />
53
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Si a una cantidad fija <strong>de</strong> solvente se le van agregando sucesivas<br />
cantida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> otra sustancia en estado sólido, a una <strong>de</strong>terminada<br />
temperatura, en un principio lo que se agrega <strong>de</strong> soluto, en cada una <strong>de</strong><br />
esas etapas, se disuelve totalmente. Pero a partir <strong>de</strong> una <strong>de</strong>terminada<br />
cantidad <strong>de</strong> soluto la concentración <strong>de</strong> la solución permanece constante y<br />
parte <strong>de</strong>l soluto queda al estado sólido (en exceso). En el sistema<br />
continúa disolviéndose una cierta cantidad <strong>de</strong> soluto y simultáneamente y<br />
a la misma velocidad, el mismo se separa <strong>de</strong> la solución y se <strong>de</strong>posita en<br />
la superficie <strong>de</strong>l sólido (precipita). En este estado se establece un<br />
equilibrio dinámico entre el soluto disuelto y el soluto sin disolver (en<br />
exceso, fase sólida). A la solución (fase líquida) se la llama saturada y la<br />
concentración <strong>de</strong> la misma es igual a la solubilidad a una temperatura<br />
<strong>de</strong>terminada.<br />
Ejemplo:<br />
t = 20 ºC<br />
Ca3 (PO4)2 (s) + H2O(l) 2PO4 3- (ac) + 3Ca 2+ (ac)<br />
Fase sólida Fase líquida<br />
(Soluto sin disolver) (Solución saturada)<br />
En este ejemplo el equilibrio dinámico se establece entre el soluto<br />
disuelto, los iones PO4 3- (ac) y Ca 2+ (ac) en la solución saturada, y el soluto<br />
sin disolver, Ca(PO4)3 (s).<br />
Objetivos generales<br />
• Reconocer a la solubilidad como una propiedad <strong>de</strong> las sustancias que<br />
<strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> su estructura y <strong>de</strong> la <strong>de</strong>l solvente.<br />
• Analizar el efecto <strong>de</strong> cambios en el pH sobre equilibrios <strong>de</strong> solubilidad.<br />
PARTE EXPERIMENTAL<br />
Experiencia N° 1: Solubilidad <strong>de</strong> sólidos en solvent es líquidos con<br />
diferente polaridad.<br />
54
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Objetivos específicos:<br />
• Ensayar la solubilidad <strong>de</strong> diferentes solutos en distintos solventes.<br />
• Relacionar la estructura molecular <strong>de</strong> cada sustancia con la solubilidad<br />
en los diferentes solventes.<br />
Materiales y reactivos necesarios<br />
4 tubos <strong>de</strong> ensayo - probeta <strong>de</strong> 10 cm 3 - vidrios <strong>de</strong> reloj – balanza<br />
analítica.<br />
Solventes: agua(l), propanona(l) (acetona), tetracloruro <strong>de</strong> carbono(l)<br />
(CCl4).<br />
Solutos: sacarosa(s), almidón(s), iodo(s).<br />
Técnica:<br />
Los docentes indicarán a cada grupo con que solvente <strong>de</strong>berá trabajar.<br />
Numerar los cuatro tubos <strong>de</strong> ensayo.<br />
En cada tubo colocar 2 cm 3 <strong>de</strong>l solvente correspondiente.<br />
Al tubo Nº 1 agregar 0,05 g <strong>de</strong> sacarosa. Agitar y <strong>de</strong>jar en reposo.<br />
Al tubo Nº 2 agregar 0,05 g <strong>de</strong> benzoato <strong>de</strong> sodio. Agitar y <strong>de</strong>jar<br />
reposar.<br />
Al tubo Nº 3 agregar 0,05 g <strong>de</strong> almidón. Agitar y <strong>de</strong>jar reposar.<br />
Al tubo Nº 4 agregar 0,05 g <strong>de</strong> iodo. Agitar y <strong>de</strong>jar reposar.<br />
Observar el sistema que se origina en cada tubo <strong>de</strong> ensayo.<br />
Completar el siguiente cuadro:<br />
Solutos<br />
Solvente<br />
SACAROSA ALMIDÓN IODO<br />
Sistema<br />
Material<br />
originado<br />
Soluble<br />
o poco<br />
soluble<br />
Sistema<br />
Material<br />
originado<br />
55<br />
Soluble<br />
o poco<br />
soluble<br />
Sistema<br />
Material<br />
originado<br />
Soluble<br />
o poco<br />
soluble
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Construir el siguiente cuadro entre todos los grupos que ensayaron la<br />
solubilidad <strong>de</strong> los diferentes solutos en distintos solventes. Completar<br />
con la palabra soluble, medianamente soluble o muy poco soluble,<br />
según corresponda.<br />
Soluto<br />
Solvente<br />
H2O<br />
Acetona<br />
CCl4<br />
Sacarosa Almidón Iodo<br />
Experiencia N° 2: Equilibrio <strong>de</strong> solubilidad.<br />
Objetivo específico: Deducir si se modifica la solubilidad <strong>de</strong>l carbonato<br />
<strong>de</strong> calcio en agua cuando ocurren cambios en el pH <strong>de</strong>l sistema.<br />
Materiales necesarios<br />
Vaso <strong>de</strong> precipitado <strong>de</strong> 100 cm 3 - varilla <strong>de</strong> vidrio – pipeta <strong>de</strong> 5 mL –<br />
gotero – placa <strong>de</strong> toque – papel indicador universal.<br />
Carbonato <strong>de</strong> calcio (sólido) - solución acuosa <strong>de</strong> HCl 4 mol/dm 3 –<br />
solución acuosa <strong>de</strong> HCl 0,5 mol/dm 3 .<br />
Técnica:<br />
Colocar en un vaso <strong>de</strong> precipitados, <strong>de</strong> 100 cm 3 , aproximadamente 50<br />
mL <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada y agregar carbonato <strong>de</strong> calcio sólido en una<br />
cantidad equivalente a una cucharada pequeña, agitar bien con la<br />
varilla <strong>de</strong> vidrio.<br />
56
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Observar e indicar el tipo <strong>de</strong> sistema obtenido.<br />
.................................................................................................................<br />
¿La solubilidad <strong>de</strong>l carbonato <strong>de</strong> calcio en agua es alta o baja?<br />
………………………………………………………………………………..<br />
Plantear la ecuación correspondiente al equilibrio que se establece e<br />
indicar <strong>de</strong> qué tipo es.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
Introducir la varilla <strong>de</strong> vidrio en la solución y con la misma hume<strong>de</strong>cer<br />
la tira <strong>de</strong> papel indicador universal colocada en una <strong>de</strong> las cavida<strong>de</strong>s<br />
<strong>de</strong> la placa <strong>de</strong> toque.<br />
Registrar el valor aproximado <strong>de</strong> pH: ……………………………………..<br />
Justificar el valor <strong>de</strong> pH encontrado para la solución teniendo en<br />
cuenta los procesos que pudieron ocurrir en dicho sistema y plantear<br />
las ecuaciones que representan dichos procesos.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
Colocar 8 mL <strong>de</strong>l sistema preparado anteriormente en tres tubos <strong>de</strong><br />
ensayo limpios y secos, rotular los tubos.<br />
Dejar al tubo N° 1 como testigo, y agregar a los re stantes lo siguiente:<br />
Tubo N° 2: 5 gotas <strong>de</strong> solución acuosa <strong>de</strong> HCl 4 mol/ dm 3 .<br />
Tubo N° 3: 5 gotas <strong>de</strong> solución acuosa <strong>de</strong> HCl 0,5 mol/dm 3 .<br />
Observar lo ocurrido en los tubos Nº 2 y Nº 3 comparando con el<br />
sistema original (Tubo Nº 1) y consignar los cambios.<br />
.................................................................................................................<br />
57
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Interpretar el resultado obtenido e indicar en que sentido se <strong>de</strong>splazó<br />
el equilibrio planteado por el agregado <strong>de</strong> HCl (ac) (a P y T ctes).<br />
…………………………………………………………………………………<br />
.................................................................................................................<br />
En caso <strong>de</strong> ocurrir alguna reacción al agregar HCl(ac) plantearla/s.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
Elaborar una generalización en cuanto a como se modifica la<br />
solubilidad <strong>de</strong>l carbonato <strong>de</strong> calcio cuando cambia el pH.<br />
…………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………<br />
¿Los ácidos agregados afectaron en igual medida la solubilidad <strong>de</strong>l<br />
carbonato <strong>de</strong> calcio? Explicar.<br />
.................................................................................................................<br />
.................................................................................................................<br />
.................................................................................................................<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Trabajo Práctico <strong>de</strong> <strong>Laboratorio</strong> Nº7<br />
ESPONTANEIDAD DE REACCIONES DE ÓXIDO REDUCCIÓN – PILAS<br />
INTRODUCCIÓN:<br />
En el presente trabajo práctico se realizarán algunas reacciones <strong>de</strong><br />
óxido – reducción, que son aquellas transformaciones químicas en las<br />
que se produce transferencia <strong>de</strong> electrones <strong>de</strong>s<strong>de</strong> una especie química a<br />
otra.<br />
Ejemplo:<br />
Fe(s) Fe 2+ (ac) + 2e<br />
2e + Ni 2+ (ac) Ni(s)<br />
Fe(s) + Ni 2+ (ac) Fe 2+ (ac) + Ni(s)<br />
Oxidación: proceso en el cual una especie química (átomo, grupo<br />
<strong>de</strong> átomos o ión) sufre una pérdida <strong>de</strong> electrones aumentando el estado<br />
<strong>de</strong> oxidación <strong>de</strong> un elemento <strong>de</strong> esa especie química.<br />
Reducción: proceso en el cual una especie química (átomo, grupo<br />
<strong>de</strong> átomos o ión) gana electrones disminuyendo el estado <strong>de</strong> oxidación <strong>de</strong><br />
un elemento <strong>de</strong> esa especie química.<br />
Para que una especie química se oxi<strong>de</strong> (pierda electrones) es<br />
necesario que se encuentre en contacto con otra que se reduzca (gane<br />
electrones), es <strong>de</strong>cir que la oxidación y la reducción ocurren<br />
simultáneamente y el número total <strong>de</strong> electrones cedidos es igual al<br />
número total <strong>de</strong> electrones ganados.<br />
Ejemplo:<br />
2 Mg (s) + O2 (g) 2 MgO (s)<br />
Estados <strong>de</strong> oxidación: 0 0 +2 -2<br />
59<br />
Oxidación<br />
Los electrones que pier<strong>de</strong><br />
el Fe (s) los gana el<br />
catión Ni 2+ (ac)<br />
Reducción
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Agente reductor: átomo, grupo <strong>de</strong> átomos o ión que al reaccionar<br />
pier<strong>de</strong> electrones, es <strong>de</strong>cir que se oxida, y provoca la reducción <strong>de</strong> otra<br />
especie química.<br />
Agente oxidante: átomo, grupo <strong>de</strong> átomos o ión que al reaccionar<br />
gana electrones, es <strong>de</strong>cir que se reduce, y simultáneamente provoca la<br />
oxidación <strong>de</strong> otra especie química.<br />
Electrodo simple: está constituido por dos especies químicas que<br />
contienen a un mismo elemento en dos estados <strong>de</strong> oxidación distintos.<br />
Ejemplo: sustancia simple cobre al estado sólido(Cu(s)) en contacto con<br />
ión Cu 2+ en solución acuosa (Cu 2+ (ac)), en lenguaje simbólico se indica:<br />
Cu (s) / Cu 2+ (ac).<br />
Pila: es un dispositivo que convierte energía química en energía<br />
eléctrica, <strong>de</strong>bido a la ocurrencia <strong>de</strong> reacciones redox espontáneas.<br />
Una pila está constituida por dos electrodos simples, uno<br />
funcionará como cátodo y el otro como ánodo, unidos por medio <strong>de</strong> un<br />
puente salino y por un conductor electrónico.<br />
oxidación.<br />
Cátodo: electrodo simple don<strong>de</strong> ocurre la reacción <strong>de</strong> reducción.<br />
Ánodo: electrodo simple don<strong>de</strong> se produce la reacción <strong>de</strong><br />
Puente salino: tiene la función <strong>de</strong> mantener a las soluciones<br />
eléctricamente neutras.<br />
Las pilas se construyen <strong>de</strong> manera <strong>de</strong> tener una fuente <strong>de</strong> energía<br />
eléctrica <strong>de</strong> fácil aprovechamiento, es <strong>de</strong>cir se arman dispositivos que<br />
sean portátiles. Las reacciones <strong>de</strong> oxidación y <strong>de</strong> reducción <strong>de</strong>ben ocurrir<br />
en compartimentos separados, para ello en el laboratorio se pue<strong>de</strong>n<br />
utilizar dos vasos <strong>de</strong> precipitado, cada uno <strong>de</strong> ellos contendrá un<br />
electrodo simple y estarán unidos por medio <strong>de</strong> un conductor electrónico<br />
(por ejemplo alambre <strong>de</strong> cobre) y por el puente salino. Este último se<br />
pue<strong>de</strong> armar con un tubo <strong>de</strong> vidrio en forma <strong>de</strong> U que contiene una<br />
solución <strong>de</strong> un electrolito (por ejemplo KCl) en un soporte, como por<br />
ejemplo agar. El siguiente es un esquema <strong>de</strong> una pila construida <strong>de</strong> la<br />
forma indicada:<br />
60
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Cátedra: Química General<br />
Voltímetro<br />
El potencial <strong>de</strong> un electrodo aislado no pue<strong>de</strong> ser medido en forma<br />
directa. Por ello se <strong>de</strong>fine un electrodo <strong>de</strong> referencia y se arma una pila<br />
con éste y otro electrodo cuyo valor <strong>de</strong> potencial se quiere <strong>de</strong>terminar.<br />
Como electrodo <strong>de</strong> referencia se ha elegido por convención al electrodo<br />
normal <strong>de</strong> hidrógeno, el que está formado por una solución acuosa <strong>de</strong><br />
ácido clorhídrico 1 mol/dm 3 en la que se hace burbujear gas hidrógeno a<br />
una presión <strong>de</strong> 1 atm, como contacto eléctrico se utiliza platino. En<br />
lenguaje simbólico: Pt / H2(g) (P= 1atm) / H + (ac) (1mol/dm 3 ).<br />
cero a 25 ºC.<br />
Al potencial <strong>de</strong>l electrodo normal <strong>de</strong> hidrógeno se le asigna valor<br />
Potencial estándar <strong>de</strong> electrodo: es la fuerza electromotriz <strong>de</strong><br />
una pila formada por dicho electrodo, en condiciones estándares<br />
(concentración <strong>de</strong> iones 1 mol/dm 3 , temperatura 25 ºC y presión 1 atm), y<br />
el electrodo normal <strong>de</strong> hidrógeno. Los potenciales normales <strong>de</strong> electrodo<br />
se encuentran tabulados y pue<strong>de</strong>n estar referidos al proceso <strong>de</strong> reducción<br />
o al <strong>de</strong> oxidación.<br />
Objetivos generales:<br />
• Determinar a partir <strong>de</strong> la observación la ocurrencia <strong>de</strong> reacciones<br />
redox.<br />
Ánodo (-)<br />
Zn (s)<br />
• Aplicar los siguientes conceptos teóricos a diversas reacciones redox:<br />
Oxidación y reducción<br />
Agente oxidante y agente reductor<br />
H2O H2O<br />
61<br />
Puente<br />
Salino<br />
Conductor<br />
electrónico<br />
Cátodo (+)<br />
Cu (s)
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Potencial estándar <strong>de</strong> electrodo y espontaneidad <strong>de</strong> reacciones<br />
redox.<br />
• A partir <strong>de</strong> la observación <strong>de</strong> pilas electroquímicas:<br />
Reconocer la ocurrencia <strong>de</strong> reacciones redox espontáneas que<br />
generan corriente eléctrica.<br />
Deducir la carga eléctrica <strong>de</strong> los electrodos.<br />
I<strong>de</strong>ntificar el electrodo que funciona como ánodo y el que<br />
funciona como cátodo.<br />
PARTE EXPERIMENTAL<br />
Experiencia 1: Sodio en contacto con agua.<br />
Material y reactivos necesarios<br />
Vaso <strong>de</strong> precipitado 100 cm 3 – pinza metálica – gotero – papel <strong>de</strong> filtro –<br />
piseta conteniendo agua <strong>de</strong>stilada.<br />
Na (s) – solución <strong>de</strong> fenoftaleína.<br />
Técnica<br />
Colocar agua <strong>de</strong>stilada en un vaso <strong>de</strong> precipitado <strong>de</strong> 100 cm 3 hasta<br />
aproximadamente la mitad <strong>de</strong> su volumen.<br />
Tomar con una pinza metálica una pequeña porción <strong>de</strong> sodio a la que<br />
previamente se le quitó con papel <strong>de</strong> filtro el kerosene, en que<br />
habitualmente se mantiene sumergido.<br />
Agregar el sodio al agua contenida en el vaso <strong>de</strong> precipitados.<br />
A partir <strong>de</strong> lo observado respon<strong>de</strong>r:<br />
¿Se pudo <strong>de</strong>tectar que algún reactivo se consumió?<br />
.................................................................................................................<br />
¿Se pudo <strong>de</strong>tectar la formación <strong>de</strong> algún producto?<br />
................................ ..................................................…………………….<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Agregar unas gotas <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> fenolftaleína.<br />
¿Qué se observa?....................................................................................<br />
¿Qué permite inferir lo observado?..........................................................<br />
En función <strong>de</strong> todo lo observado <strong>de</strong>cidir si ocurrió una transformación<br />
química entre Na(s) y H2O(l). En caso afirmativo escribir la ecuación<br />
que representa a dicha reacción.<br />
.................................................................................................................<br />
Completar el siguiente cuadro:<br />
Elemento que se oxidó<br />
Elemento que se redujo<br />
Agente reductor<br />
Agente oxidante<br />
¿Cómo son entre sí los potenciales <strong>de</strong> reducción correspondientes, en<br />
las condiciones <strong>de</strong> la experiencia?<br />
.............................................................................................<br />
¿Ocurrirá espontáneamente esta reacción en condiciones estándares<br />
electroquímicas?...............................<br />
¿Por qué?................................................................................................<br />
.................................................................................................................<br />
Experiencia 2: Metales en contacto con soluciones acuosas <strong>de</strong><br />
ácidos.<br />
63
T1<br />
T2<br />
T3<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Material y reactivos necesarios<br />
Tubos <strong>de</strong> ensayo – gradilla – pipetas.<br />
Zn (s) – Cu (s) - solución acuosa concentrada <strong>de</strong> HCl - solución acuosa<br />
concentrada <strong>de</strong> HNO3.<br />
Técnica<br />
Colocar en una gradilla 3 tubos <strong>de</strong> ensayo, limpios y rotulados.<br />
Agregar a cada uno <strong>de</strong> ellos 3 cm 3 <strong>de</strong> las soluciones que se <strong>de</strong>tallan a<br />
continuación:<br />
Tubo Nº 1: HCl (ac) concentrado<br />
Tubo Nº 2: HCl (ac) concentrado<br />
Tubo Nº 3: HNO3 (ac) concentrado<br />
Continuar la experiencia trabajando individualmente con cada tubo<br />
haciendo el agregado que se indica a continuación. Teniendo en<br />
cuenta lo observado ir completando el cuadro que se presenta al final.<br />
Agregar: Tubo Nº 1 un trozo <strong>de</strong> zinc sólido.<br />
Tubo Nº 2 un trozo <strong>de</strong> cobre.<br />
Tubo Nº 3 un trozo <strong>de</strong> zinc.<br />
Consignar lo observado en el siguiente cuadro:<br />
Observaciones Reacción producida<br />
64<br />
Elemento<br />
que se<br />
oxidó<br />
Elemento<br />
que se<br />
redujo<br />
Agente<br />
reductor<br />
Agente<br />
oxidante
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Para las especies químicas <strong>de</strong> cada tubo indicar con la simbología<br />
correspondiente, cómo son entre sí los potenciales <strong>de</strong> reducción en las<br />
condiciones <strong>de</strong> la experiencia.<br />
Tubo Nº 1: ………………………………………………..……………….<br />
Tubo Nº 2: …………………..…………………………………………….<br />
Tubo Nº 3: …………………………………………………………………<br />
Responda la siguiente pregunta para cada una <strong>de</strong> las reacciones<br />
realizadas. ¿Ocurrirá espontáneamente esta reacción en condiciones<br />
estándares electroquímicas? ¿Por qué?<br />
Tubo Nº 1: …………………………………………………………………<br />
………………………………………………………………………………<br />
Tubo Nº 2: …………………………………………………………………<br />
………………………………………………………………………………<br />
Tubo Nº 3: …………………………………………………………………<br />
………………………………………………………………………………<br />
Comparar las reacciones <strong>de</strong> los tubos Nº 1 y Nº 3 e indicar cuál<br />
especie química posee mayor po<strong>de</strong>r oxidante.<br />
………………………………………………………………………………….<br />
Experiencia 3: Aplicación <strong>de</strong> reacciones redox a <strong>de</strong>terminaciones<br />
agronómicas.<br />
La materia orgánica (MO) <strong>de</strong>l suelo está constituida por una larga<br />
serie <strong>de</strong> compuestos carbonados en diferentes estados <strong>de</strong> <strong>de</strong>gradación y<br />
síntesis, provenientes <strong>de</strong> restos vegetales y animales y <strong>de</strong> la propia biota<br />
que en ella se <strong>de</strong>sarrolla. Los niveles <strong>de</strong> MO en el suelo <strong>de</strong>finen su<br />
calidad y su nivel <strong>de</strong> productividad.<br />
Debido a la dificultad <strong>de</strong> estimar directamente o calcular el<br />
contenido <strong>de</strong> MO presente en un suelo se reconoce que es mucho más<br />
apropiado expresarla a través <strong>de</strong> su contenido en carbono orgánico (CO).<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Los métodos dirigidos a evaluar el CO mi<strong>de</strong>n el CO2 producido por<br />
combustión u oxidación húmeda <strong>de</strong> la MO o evalúan el consumo <strong>de</strong> algún<br />
agente oxidante que haya reaccionado con el carbono orgánico <strong>de</strong>l suelo.<br />
Este trabajo práctico se realizará utilizando el fundamento <strong>de</strong> una <strong>de</strong><br />
estas técnicas.<br />
Materiales y drogas necesarios<br />
Tubos <strong>de</strong> centrífuga – pipetas – centrífuga – dosificador automático.<br />
Muestra <strong>de</strong> suelo – solución acuosa <strong>de</strong> dicromato <strong>de</strong> potasio 0,2 mol/L –<br />
ácido sulfúrico concentrado.<br />
Técnica<br />
Pesar 0,5 g <strong>de</strong> suelo.<br />
Agregar 5 mL <strong>de</strong> solución acuosa <strong>de</strong> dicromato <strong>de</strong> potasio 0,2 mol/L.<br />
Observar el color y compararlo con el <strong>de</strong> la solución acuosa <strong>de</strong><br />
dicromato <strong>de</strong> potasio.<br />
Consignar el color: ..……………………………...<br />
Agregar 10 mL <strong>de</strong> ácido sulfúrico concentrado (utilizando un<br />
dosificador automático), <strong>de</strong>jar enfriar hasta que el tubo tome<br />
temperatura ambiente.<br />
Centrifugar y observar el color <strong>de</strong>l sobrenadante.<br />
Color observado: ……………………………………………………………..<br />
¿Ocurrió una transformación química?....................................................<br />
Plantear la ecuación correspondiente: …………………………………….<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Indicar a que tipo <strong>de</strong> transformación correspon<strong>de</strong>: ………………………<br />
¿Qué función cumplen el anión dicromato y el ácido sulfúrico en esta<br />
reacción?..................................................................................................<br />
.................................................................................................................<br />
Analizar las siguientes afirmaciones y marcar con una cruz la<br />
alternativa correcta.<br />
La reacción realizada correspon<strong>de</strong> al fundamento <strong>de</strong>l método:<br />
• combustión <strong>de</strong> la MO y medición <strong>de</strong>l CO2 producido. ……<br />
• oxidación húmeda <strong>de</strong> la MO y medición <strong>de</strong>l CO2 producido. …..<br />
• consumo <strong>de</strong> algún agente oxidante que haya reaccionado con el<br />
carbono orgánico <strong>de</strong>l suelo. …….<br />
Experiencia 4: Pilas<br />
Material y reactivos necesarios<br />
Vasos <strong>de</strong> precipitado <strong>de</strong> 250 cm 3 – tubo <strong>de</strong> vidrio en U – pinza metálica -<br />
soportes metálicos – voltímetro – electrodos <strong>de</strong> platino.<br />
Ágar – solución acuosa <strong>de</strong> cloruro férrico 0,1 mol/L – solución acuosa <strong>de</strong><br />
sulfato cúprico pentahidratado 0,1 mol/L - solución acuosa <strong>de</strong> sulfato <strong>de</strong><br />
cinc 0,1 mol/L – solución acuosa <strong>de</strong> ioduro <strong>de</strong> potasio 0,1 mol/L.<br />
Técnica<br />
Conectar, intercalando un voltímetro, los electrodos simples que<br />
forman cada una <strong>de</strong> las pilas preparadas por los docentes.<br />
Observar y <strong>de</strong>cidir la polaridad <strong>de</strong> cada electrodo.<br />
Realizar un esquema <strong>de</strong> una <strong>de</strong> las pilas observadas.<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
Registrar, utilizando la simbología a<strong>de</strong>cuada, el electrodo que funcionó<br />
como ánodo y el que funcionó como cátodo en cada una <strong>de</strong> las pilas:<br />
Pila Nº 1:<br />
Pila Nº 2:<br />
Cátodo = …………………………………………………………………<br />
Ánodo = …………………………………………………………………..<br />
Cátodo =…….. ……………………………………………………………<br />
Ánodo = …….……………………………………………………………..<br />
Indicar las reacciones que ocurren en cada polo <strong>de</strong> las pilas<br />
observadas:<br />
Pila Nº 1:<br />
Pila Nº 2:<br />
Cátodo =…….. ……………………………………………………………<br />
Ánodo = …….……………………………………………………………..<br />
Cátodo =…….. ……………………………………………………………<br />
Ánodo = …….……………………………………………………………..<br />
Indicar la notación convencional para cada pila observada:<br />
Pila Nº 1 = ……………………………………………………………………..<br />
Pila Nº 2 = ……………………………………………………………………..<br />
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Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
BIBLIOGRAFIA<br />
Textos recomendados para el estudio <strong>de</strong> los fundamentos teóricos <strong>de</strong> los<br />
Trabajos Prácticos a realizar:<br />
• Atkins P. W.; Jones L. Principios <strong>de</strong> Química. Edición 2006 (3era.<br />
Edición). Ed. Medica Panamericana.<br />
• Brown, T.L.; LeMay, H.E.; Bursten, B.E. Química. La Ciencia Central.<br />
Edición 1998. Ed. Prentice-Hall Hispanoamérica S.A.<br />
• Chang, R. Química. Edición 1999 ( 6ta. Edición). Ed. S. Mac Graw Hill.<br />
• Mortimer, C. E. Química. Edición 1999. Ed. Grupo Editorial<br />
Iberoamérica.<br />
• Sienko, M. J.; Plane, R. A. Química Principios y Aplicaciones. Edición<br />
1977. Ed. Mc Graw Hill.<br />
• Whitten, K. W.; Galey, K. D.; Davis, R. E. Química General. Edición<br />
1992 (3ra. Edición). Ed. Mc Graw Hill.<br />
Bibliografía utilizada para la elaboración <strong>de</strong> la Guía <strong>de</strong> Trabajos Prácticos<br />
<strong>de</strong> <strong>Laboratorio</strong>:<br />
• Aceiro, M.L.; Hevia G.G.; Hepper E.N.; Ortiz; M. Guía <strong>de</strong> Trabajos<br />
Prácticos <strong>de</strong> <strong>Laboratorio</strong>. Química General e Inorgánica. 1990.<br />
<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong>. UNLPam.<br />
• Hevia, G. G.; Hepper E. N.; Urioste A. M. Guía <strong>de</strong> Trabajos Prácticos<br />
<strong>de</strong> <strong>Laboratorio</strong> <strong>de</strong> Química I. 2003. <strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong>. UNLPam.<br />
• Berán, Jo A. Chemistry in the Laboratory. A Study of Chemical and<br />
Physical Changes. Edición 1996. (2da. Edición). Ed. John Wiley &<br />
Sons, Inc.<br />
• Bodner, G. M.; Pardue, H. L. Chemistry: an experimental Science.<br />
1989. Ed. John Wiley.<br />
• Brown, T.L.; LeMay, H.E.; Bursten, B.E. Química. La Ciencia Central.<br />
Edición 1998. Ed. Prentice-Hall Hispanoamérica S.A.<br />
• Chang, R. Química. Edición 1999 (6ta. Edición). Ed. S. Mac Graw Hill.<br />
• Kolthoff, I.M. Análisis Químico Cuantitativo. 1985 (6ta. Edición). Ed.<br />
Nigar.<br />
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<strong>Facultad</strong> <strong>de</strong> <strong>Agronomía</strong> – UNLPam Año <strong>2010</strong><br />
Carrera: Ingeniería Agronómica<br />
Cátedra: Química General<br />
• Whitten, K. W.; Galey, K. D.; Davis, R. E. Química General. Edición<br />
1992 (3ra. Edición). Ed. Mc Graw Hill.<br />
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